Dokument: Funktionale und molekulare Analysen von Mesenchymalen Stromazellen und deren Interaktionen mit CD34+ Stamm- und Progenitorzellen bei Patienten mit Myelodysplastischen Syndromen

Titel:	Funktionale und molekulare Analysen von Mesenchymalen Stromazellen und deren Interaktionen mit CD34+ Stamm- und Progenitorzellen bei Patienten mit Myelodysplastischen Syndromen
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=30766
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20140925-104401-6
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Geyh, Stefanie [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 3,55 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 23.09.2014 / geändert 23.09.2014
Beitragende:	Prof. Dr. Haas, Rainer [Gutachter] Prof. Dr. Martin, William [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	MDS sind eine heterogene Gruppe von Knochenmarkserkrankungen, deren gemeinsames Charakteristikum eine ineffektive Blutbildung ist. Gemäß dem aktuellen Stand der Forschung entstehen die MDS infolge genetischer Veränderungen hämatopoietischer Stamm- und Progenitorzellen (HSPZ). Im Gegensatz zu den Untersuchungen der HSPZ haben sich in der Vergangenheit nur wenige Untersuchungen mit der Rolle der sogenannten mesenchymalen Stamm- und Progenitorzellen (MSPZ) in der Pathogenese der MDS beschäftigt. Die hieraus entstandenen Publikationen ließen aufgrund von Unterschieden der verwendeten Methoden und der geringen Zahl der untersuchten Patientenproben keine eindeutigen Rückschlüsse zu. In den vergangenen Jahren konnte jedoch in zahlreichen Arbeiten gezeigt werden, dass MSPZ durch räumliche und funktionelle Interaktionen mit den HSPZ eine wesentliche Rolle für die Hämatopoiese spielen. Unter der Annahme, dass die MSPZ eine Rolle für die ineffektive Hämatopoiese beim MDS spielen könnten, wurden in dieser Arbeit MSPZ aus dem Knochenmark von 121 Patienten der häufigsten MDS-Subtypen gewonnen und hinsichtlich ihrer strukturellen, molekularen und funktionellen Eigenschaften untersucht. Hierbei konnte gezeigt werden, dass die MSPZ von Patienten mit MDS über alle Subtypen hinweg eine eingeschränkte Wachstumskapazität aufwiesen. Dies spiegelte sich nicht nur in einer zerrissen wirkenden Morphologie der Primärkolonien wieder, sondern ließ sich auch anhand der CFU-F Frequenz, der CPDs sowie der Anzahl der möglichen Passagierungen quantifizieren. Als einen möglicherweise zugrunde liegenden Pathomechanismus konnte eine gesteigerte replikative Seneszenz der MDS-MSPZ nachgewiesen werden. Anhand verschiedener Färbemethoden konnte hier darüber hinaus gezeigt werden, dass MDS-MSPZ über eine verminderte osteogene Differenzierungsfähigkeit verfügen. In Analogie zeigte sich auf mRNA Niveau und auf Proteinniveau eine verminderte Expression der beiden osteogenen Marker Osterix und Osteocalcin. Sowohl der gesteigerten Seneszenz als auch dem alterierten Differenzierungsverhalten könnte eine veränderte Signatur des Methyloms zugrunde liegen, welche in Kooperation mit Herrn Prof. Lyko aus dem DKFZ Heidelberg in den MDS-MSPZ nachgewiesen werden konnte. Neben dem charakteristischen Methylierungsprofil der MDS-MSPZ konnten hier auch einzelne Kandidatengene wie TBX15 als hypermethyliert identifiziert werden, die zum Beispiel die verminderte osteogene Differenzierungskapazität der MDS-MSPZ erklären könnten. Mit Hilfe von qRT-PCR Analysen, Durchflusszytometrie sowie ELISA konnte des Weiteren nachgewiesen werden, dass zahlreiche Signalmoleküle, welche die Interaktion zwischen MSPZ und HSPZ vermitteln, beim MDS verändert waren. So waren Angiopoietin-1 und Kit-Ligand in den MDS-MSPZ signifikant herunterreguliert, während Jagged1 und Osteopontin überexprimiert waren. Darüber hinaus zeigten sich zahlreiche Chemokine differentiell exprimiert. In Ko-Kulturexperimenten konnte anschließend nachgewiesen werden, dass diese strukturellen und molekularen Veränderungen zu einer verminderten Fähigkeit der MDS-MSPZ führt, gesunde wie auch MDS-HSPZ zu unterstützen. Ohne die Ursache für diese Veränderungen identifiziert zu haben, legen die Ergebnisse dieser Arbeit nahe, dass MSPZ zu der Entstehung der ineffektiven Hämatopoiese einen wesentlichen Beitrag leisten. Ineffective hematopoiesis is a hallmark of MDS, which are a heterogeneous group of bone marrow diseases. Based on the current knowledge MDS are considered to be clonal stem cell disorders arising from genetic alterations of hematopoietic stem- and progenitor cells (HSPC). Physiologically, mesenchymal stem- and progenitor cells (MSPC) play an indispensable role for hematopoiesis by regulating and supporting HSPC. Albeit MSPC have been considered to contribute to the pathogenesis of MDS, but due to a low number of investigations and different methods their role remains elusive so far. In this study a detailed analysis of molecular and functional properties of MSPC derived from 121 patients with all common MDS subtypes was performed. It was able to demonstrate that MSPC from MDS patients were significantly impaired with regard to their growth and proliferative capacities accompanied with an increased cellular senescence. Osteogenic differentiation was also reduced as indicated by the respective cytochemical stainings and reduced mRNA expression of osterix and osteocalcin. A possible explanation for the increased senescence and the impaired osteogenic differentiation potential could be an altered signature in the methylome. In cooperation with Prof. Lyko from Heidelberg we detected a specific methylation pattern in MDS-derived MSPC that clearly separated MDS-MSPC from healthy MSPC and identified potential candidate genes. In detail, TBX15 was hypermethylated in MDS-derived MSPC resulting in decreased mRNA expression, which might reflect a direct link between the altered phenotype and the methylation profile. In addition, using qRT-PCR analysis, flow cytometry and ELISA an altered expression of several key molecules involved in the interaction with HSPC was detected. While Jagged1 and Osteopontin were significantly upregulated in MDS-MSPC, Angiopoietin-1 and Kit-ligand were diminished. Along with this a disturbed expression of several chemokines were observed, a finding which has not been reported so far. Functionally, the altered phenotype of MDS-MSPC translated into a significantly diminished capacity to support HSPC in coculture experiments. In summary, this comprehensive analysis shows that MDS-MSPC are structurally and functionally altered leading to an impaired stromal support for hematopoiesis.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	25.09.2014
Dateien geändert am:	25.09.2014
Promotionsantrag am:	29.11.2013
Datum der Promotion:	27.05.2014