Dokument: Die Rolle der mesenchymalen Stammzellen bei der Regeneration der Tränendrüse in vitro und in vivo
| Titel: | Die Rolle der mesenchymalen Stammzellen bei der Regeneration der Tränendrüse in vitro und in vivo | |||||||
| Weiterer Titel: | The role of mesenchymal stem cells in murine lacrimal gland regeneration in vitro and in vivo | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=53513 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20200701-124834-9 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Dietrich, Jana [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Dr. Schrader, Stefan [Gutachter] Prof. Dr. von Gall, Charlotte [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Das hypovolämisch trockene Auge (engl. aqueous-deficient dry eye, ADDE) ist eine multifaktorielle Erkrankung, die hauptsächlich durch den Verlust von funktionellem Gewebe der Tränendrüse verursacht wird. Dieser Subtyp des trockenen Auges führt zu den schwersten Krankheitsverläufen. Trotz einer hohen Prävalenz von 5 – 50%, sind aktuelle Behandlungsoptionen rein palliativ. Daher besteht ein wachsender Bedarf an kurativen Therapien, wodurch die Entwicklung und Validierung relevanter Behandlungsansätze vorangetrieben wird. In diesem Kontext scheint die Untersuchung von mesenchymalen Stammzellen (engl. mesenchymal stem cells, MSC) vielversprechend, da diese Zellen nachweislich die Regeneration von Gewebe fördern, immunmodulatorische Eigenschaften besitzen und in der Tränendrüse nachgewiesen wurden. Basierend auf diesen Ergebnissen untersucht die vorliegende Doktorarbeit das regenerative Potential der Tränendrüse und die therapeutische Wirksamkeit von MSC für die in situ Regeneration der Tränendrüse.
In diesem Zusammenhang kann die Erforschung von relevanten Mausmodellen wichtige Erkenntnisse über die Dynamik der Schädigung und Regeneration der Tränendrüse liefern. In der vorliegenden Studie wurde daher eine Ligatur des einzigen Ausführungsgangs der murinen extraorbitalen Tränendrüse durchgeführt, um ADDE zu induzieren. Dies führte zum Verlust der funktionalen Azinuszellen und zu einer schweren Entzündungsreaktion, die mit einer Reduktion der Tränensekretion und des Drüsengewichts einherging. Darüber hinaus konnte ein Anstieg der MSC während der Schädigungs- und Regenerationsphase in der Tränendrüse beobachtet werden. Dies weist auf eine Beteiligung dieser Zellen während des Regenerationsprozesses hin. Durch den zeitlichen Verlauf von 21 Tagen ermöglicht dieses Modell eine detaillierte Untersuchung vielversprechender Behandlungsansätze für die in situ Regeneration der Tränendrüse. Im Hinblick auf eine klinische Anwendung der MSC für die Behandlung von ADDE scheint die Isolation der MSC aus der Tränendrüse als Gewebequelle für eine Zelltherapie am besten geeignet (orthotope Transplantation). Eine reine und spezifische MSC-Population, die den charakteristischen Phänotyp aufweist, konnte in der vorliegenden Studie sowohl mittels Explantkultur als auch fluoreszenz-aktivierter Zellsortierung (engl. fluorescence-activated cell sorting, FACS) aus der Tränendrüse isoliert werden. Die Analyse des MSC-Sekretoms konnte potentiell therapeutisch relevante Proteine wie Lipocalin-2, prosaposin, ras GTPase-activating protein-binding protein 1 (Rac1) und signal transducer and activator of transcription 1 (STAT1) aufdecken, welche die Viabilität von geschädigten Azinuszellen in vitro verbesserten. Diese Proteine stellen aussichtsreiche Kandidaten dar, die hinsichtlich ihres Einflusses auf die Regeneration der Tränendüse in zukünftigen Experimenten in vivo untersucht werden sollten. Zudem deuten die Ergebnisse der Sekretomanalyse darauf hin, dass MSC trophische Faktoren sekretieren, welche die Regeneration von Azinuszellen der Tränendrüse fördern. Daher wurde die therapeutische Wirksamkeit von MSC auf die Regeneration von geschädigtem Tränendrüsengewebe mit Hilfe des etablierten Mausmodells (Ligatur des Ausführungsgangs) sowie der Transplantation von extrinsischen MSC aus der Tränendrüse untersucht. Die orthotope Transplantation der MSC führte zu einer signifikanten Erhöhung der vitalen Azinusstrukturen sowie zu einer Reduktion der Immunreaktion. Im Vergleich zur intrinsischen Regenerationsfähigkeit wurde dadurch eine erhöhte Regeneration des funktionalen Gewebes der Tränendrüse erreicht. Daher scheint die Anwendung von MSC ein vielversprechender therapeutischer Ansatz zu sein, um die Regeneration der Tränendrüse im Mausmodell mit schwerer ADDE zu verbessern. Zusammenfassend liefern die Ergebnisse der vorliegenden Dissertation grundlegende Erkenntnisse über die Dynamik der Schädigung und Regeneration der Tränendrüse sowie über die Beteiligung der MSC. Darüber hinaus konnten experimentelle Ansätze auf der Grundlage von MSC aufgezeigt werden, die im Hinblick auf eine kurative Behandlung von ADDE durch in situ Regeneration der Tränendrüse vielversprechenden sind.Aqueous-deficient dry eye (ADDE) is a multifactorial disease mainly caused by a loss of functional lacrimal gland tissue. This subtype of dry eye disease can cause the most severe forms of the disease. Despite a high prevalence of 5 – 50%, current treatment options remain palliative. As a result, there is an increasing demand for curative therapies, which accelerates the development and validation of relevant treatment approaches. In this context, the investigation of mesenchymal stem cells (MSC) appears promising as these cells have been shown to promote tissue regeneration, possess immunomodulatory properties and have been detected within the lacrimal gland. Based on these results, this thesis studies the regenerative capacity of the lacrimal gland and the potential therapeutic efficacy of MSC for in situ lacrimal gland regeneration. In this regard, the investigation of relevant mouse models can provide important insights into the dynamics of lacrimal gland damage and regeneration. In the present thesis, a suitable mouse model for the induction of ADDE was therefore established by ligation of the single excretory duct of the murine extraorbital lacrimal gland. This resulted in damage to the functional acinar cells and a severe inflammatory reaction, which was accompanied by a decrease in tear secretion and lacrimal gland weight. In addition, an increase of MSC was detected during lacrimal gland damage and regeneration, which indicates an involvement of these cells in the regeneration process. With a timeframe of 21 days, this model enables a detailed investigation of promising treatment approaches aiming for an in situ regeneration of the lacrimal gland. Regarding a clinical application of MSC for the management of ADDE, isolation of MSC from the lacrimal gland seems to be the most appropriate source for cell therapy (orthotopic transplantation). In the current thesis, a pure and specific MSC population with the characteristic phenotype could be isolated from the lacrimal gland both by explant culture and fluorescence-activated cell sorting (FACS). Analysis of the MSC secretome revealed potentially therapeutically relevant proteins such as Lipocalin-2, prosaposin, ras GTPase-activating protein-binding protein 1 (Rac1) and signal transducer and activator of transcription 1 (STAT1), which improved the viability of damaged lacrimal gland acinar cells in vitro. These proteins are promising candidates that need to be examined in future experiments regarding their impact on lacrimal gland regeneration in vivo. Based on the results of secretome analysis, it could be assumed that MSC secrete trophic factors that promote the regeneration of lacrimal gland acinar cells. Therefore, the therapeutic efficacy of MSC in the regeneration of damaged lacrimal gland tissue was investigated using the established duct ligation mouse model and a transplantation of extrinsic MSC isolated from the lacrimal gland. This orthotopic transplantation of MSC led to a significantly increase in the amount of vital acinar structures as well as to a reduction of the immune response, which resulted in an improved regeneration of the lacrimal gland compared to its intrinsic regenerative capacity. Thus, the application of MSC appears to be a promising therapeutic approach to enhance lacrimal gland regeneration in a mouse model with severe ADDE. In conclusion, the results of this doctoral thesis provide essential insights into the dynamics of lacrimal gland damage and regeneration as well as into the time-dependent involvement of MSC. In addition, this thesis presents experimental approaches based on MSC that could be successful in the treatment of ADDE by in situ regeneration of the lacrimal gland. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 01.07.2020 | |||||||
| Dateien geändert am: | 01.07.2020 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 19.09.2019 | |||||||
| Datum der Promotion: | 08.05.2020 |
