Flt1 als Modulator an der neurovaskulären Schnittstelle

• Antragsteller: Professor Dr. Ferdinand Le Noble
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 269353708

Während der embryonalen Entwicklung, im adulten Organismus und bei der Geweberegeneration assoziieren das vaskuläre und neuronale Netzwerk eng miteinander. Der reziproke Austausch mittels löslicher regulatorischer Faktoren ermöglicht die physiologische Funktionalität beider Domänen. Störungen dieser Kommunikation werden mit Neuropathie, neurodegenerativen sowie kardiovaskulären Erkrankungen verknüpft. Sowohl die Ausbildung vaskulärer als auch neuronaler Netzwerke erfolgt über gemeinsame molekulare Regulatoren und basiert auf zielgerichteter Lenkung. Im vaskulären System agiert VEGF-A als Hauptregulator der Angiogenese und der Sprossenleitung. Im neuronalen System kann VEGF-A sowohl durch Axonlenkung als auch Erhaltung des zellulären Fortbestands direkten Einfluss auf Neuronen nehmen. Der VEGF-Rezeptor 1 (Flt1) fungiert primär als kompetitive Bindungsstelle für VEGF-A und reguliert dadurch direkt dessen Bioverfügbarkeit und die Signalweiterleitung durch den VEGF-Rezeptor 2 (Kdr). Flt1 wird in Gefäßen und Nerven exprimiert und verfügt damit nach unserer Hypothese über die Fähigkeit das Wachstum und die Kreuzkommunikation beider Systeme zu regulieren. Wir konnten zeigen, dass die Vaskularisierung des Rückenmarks im Zebrafisch ursprünglich von Venen ausgeht. Das schließt eine zweistufige Regulierung von neuronalem löslichem Flt1 (sFlt1) und Vegfaa über einen neuartigen Mechanismus (tertiäre Sprossung) ein, welchen wir zusammen mit selektiver Anastomosenbildung mit Arterien und Sprossenlenkung näher untersuchen wollen. Nach bisherigen Daten verbinden sich tertiäre Sprossen nach initialem Abtasten bevorzugt mit Neuropilin-1 (Nrp1) exprimierendem arteriellen Endothel. Durch Verdrängung von Vegfaa von arteriellem Nrp1 via Plgf steigt die Konzentration von freiem Vegfaa um die Arterien, wodurch die Signalweitergabe durch Kdrl und die Ausbildung von Filopodien gesteigert wird. Letzteres ist eine wichtige Voraussetzung für die endotheliale Anastomosenbildung. Während der Entwicklung des Rückenmarks fördert ein Wechsel von glykolytischem zu aerobem Gewebemetabolismus die Vaskularisierung und anschließend die Differenzierung von Stamm- und Vorläuferzellen in ausgereifte Neuronen. Wir wollen analysieren, inwieweit das Ausmaß der Rückenmarksvaskularisierung über metabole oder angiokrine Veränderungen den Wechsel der Expansion von Stammzellen zu deren Differenzierung beeinflusst. Hierfür haben wir transgene und mutierte Zebrafischlinien erstellt, bei denen durch Modulation von sFlt1- und Vegfaa-Leveln an der neurovaskulären Schnittstelle eine Hyper- oder Hypovaskularisierung des Rückenmarks induziert wurde. Mittels single-cell- und RNA-tomo-Sequenzierung werden Veränderungen der Zellspezifizierung in einer räumlich-zeitlichen Auflösung detektiert. Zuvor generierte Daten haben verringerte Vorläufer-Zellpopulationen in den Hypervaskularisierungsmodellen gezeigt, wodurch die Hypothese der Blutgefäß-gesteuerten Kontrolle neuronaler Differenzierung gestützt wird.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2325: Interaktionen an der Neurovaskulären Schnittstelle