Dokument: β1 integrin-dependent mechanotransduction induces angiocrine signaling required to promote liver growth and survival

Titel:	β1 integrin-dependent mechanotransduction induces angiocrine signaling required to promote liver growth and survival
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=40647
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20190118-105444-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Axnick, Jennifer [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 2,77 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 08.12.2016 / geändert 08.12.2016
Beitragende:	Prof. Dr. Lammert, Eckhard [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Rüther, Ulrich [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik
Beschreibungen:	Endothelzellen sind nicht länger nur als Bausteine von Blutgefäßen bekannt, die passiv Blut transportieren. Sogenannte angiocrine Faktoren sind parakrine Signale, die von Endothelzellen produziert werden und maßgeblich zum Organwachstum, sowie zur Regeneration, aber auch zur Aufrechterhaltung der Organfunktion beitragen oder an der Entstehung von Krankheiten beteiligt sind. Als Modelsystem wurde die Leber für diese Arbeit ausgewählt, da die Leber ein Organ mit vielen lebenswichtigen Funktionen ist und die sinusoidalen Leberendothelzellen (LSECs) ein sehr besonderes vaskuläres System darstellen. In dieser Dissertation wurde eine breite Auswahl an anspruchsvollen in vivo, ex vivo und in vitro Methoden benutzt, um zu zeigen, dass angiocrine Signale durch Mechanotransduktion induziert werden. Mit Hilfe der sich entwickelnden Leber im Mausembryo konnten wir zeigen, dass das Organwachstum mit der Organperfusion korreliert, sowie dass durch die Perfusion der Leber endotheliales β1 Integrin und vascular endothelial growth factor receptor 3 (VEGFR3) aktiviert werden. Dies konnte durch die Manipulierung des Herzschlags von ex vivo kultivierten Mausembryonen gezeigt werden. Genetische knockout Embryonen wurden genutzt, um zu zeigen, dass endotheliales β1 Integrin in der Signaltransduktion oberhalb von VEGFR3 aktiv ist und dass sowohl β1 Integrin als auch VEGFR3 für die angiocrine Produktion des Hepatozyten Wachstumsfaktors (HGF), sowie für das Leberwachstum und -überleben benötigt werden. Die ex vivo Perfusion adulter Lebern wurde genutzt, um Flussraten durch die Leber unter Ausschluss von Blutkomponenten zu manipulieren. Es konnte gezeigt werden, dass die Perfusionsraten mit der Stärke der Aktivierung von endothelialem β1 Integrin und der Tyrosin Phosphorylierung von VEGFR3 korrelieren, sowie mit dem angiocrinen Signalweg über HGF. Desweiteren wurde ein erster Beweis für einen mechanoinduzierten angiocrinen Signalweg geliefert. Durch mechanische Streckung humaner LSECs konnten wir zeigen, dass die Proliferation humaner Hepatozyten in vitro gesteigert werden kann. Kardiale Erkrankungen werden häufig mit daraus resultierenden Leberfehlfunktionen assoziiert. Induzierte linksventrikuläre Myokardinfarkte in Mäusen wurden als Model genutzt, um den Blutfluss in vivo zu manipulieren, sowie die Leberschädigung nach Myokardinfarkt zu untersuchen. Es ist davon auszugehen, dass die beobachteten Leberschädigungen im Zusammenhang mit dem hier erforschten Signalweg stehen und von einem schlecht perfundiertem Lebergewebe resultieren. In dieser Arbeit wurden neue Methoden erarbeitet und ein neuer Mechanismus aufgedeckt. Dieser zeigt, dass endotheliales β1 Integrin und VEGFR3 den Blutfluss durch die Leber in angiocrine Signale übersetzen, wie es hier für HGF gezeigt wurde, um das Organwachstum und die Aufrechterhaltung der Organfunktion zu gewährleisten. Diese Erkenntnisse ermöglichen einen Einblick in physiologische und pathophysiologische Prozesse, in denen Blutflussveränderungen festgestellt wurden. Somit ergibt sich eine hohe Relevanz der hier gezeigten Ergebnisse dieser Arbeit zur Erforschung des Leberwachstums, der Leberregeneration und Leber-assoziierter Erkrankungen. Endothelial cells are no longer seen as merely compartments of blood vessels that passively transport blood. Endothelial cell-derived angiocrine signals were found to play a key role in organ growth, regeneration and maintenance, but also in diseases. The liver was chosen as model system for these purposes, as the liver is an organ with many important vital functions and liver sinusoidal endothelial cells (LSECs) form a specialized vascular bed. A range of sophisticated experimental setups in vivo, ex vivo and in vitro was used in this thesis to conclude that angiocrine signals are induced by mechanotransduction. Using the developing liver, it was shown that organ growth correlates with blood perfusion and that perfusion activates endothelial β1 integrin as well as vascular endothelial growth factor receptor 3 (VEGFR3). This was demonstrated by manipulating the embryonic heartbeat in ex vivo cultivation of mouse embryos. Genetic knockout embryos were also analyzed to show that endothelial β1 integrin is upstream of VEGFR3 signaling and that both, β1 integrin as well as VEGFR3, are required for angiocrine production of hepatocyte growth factor (HGF), as well as for liver growth and survival. Ex vivo perfusion of adult livers was used to manipulate flow rates through the liver in the absence of blood components. Using this approach, it was demonstrated that the perfusion rate correlates with endothelial β1 integrin activation and VEGFR3 tyrosine phosphorylation, as well as with angiocrine signaling via HGF. Furthermore, it was shown that proliferation of primary human hepatocytes in vitro is enhanced by culture in conditioned medium from human LSECs after mechanical stretching, providing evidence for mechanoinduced angiocrine signaling in a human in vitro system. Cardiogenic diseases are often reported to be associated with liver dysfunction. In this thesis, a left ventricular myocardial infarction (MI) model was used to manipulate the blood flow through the liver in vivo and to create a model system for cardiogenic-induced hepatic dysfunctions. It was observed that liver damage after MI and impaired activation of endothelial β1 integrin and VEGFR3 occurred possibly due to decreased cardiac output. For this thesis, new methods were developed and a novel mechanism was provided demonstrating that endothelial β1 integrin and VEGFR3 translate organ blood perfusion by mechanotransduction into angiocrine signaling to promote organ growth and maintenance. The findings of this thesis provide a new view on physiological and pathophysiological processes, which are associated with blood flow alterations. Thus, these findings are highly relevant to the study of liver development, regeneration, and disease.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Zoophysiologie
Dokument erstellt am:	18.01.2019
Dateien geändert am:	18.01.2019
Promotionsantrag am:	05.09.2016
Datum der Promotion:	01.12.2016