Mesenchymale und zirkulierende lymphangiogene Vorläuferzellen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Gegensatz zur allgemeinen Lehrmeinung, wonach Lymphendothelzellen (LECs) ausschließlich durch Aussprossung aus bestimmten embryonalen Venenabschnitten entstehen, konnten wir zeigen, dass es zusätzlich im Dermatom von Vogel- und Mausembryonen Zellen gibt, die LEC und Leukozytenmarker exprimieren und lymph-angiogene Potenz besitzen. Beim Menschen könnten diese Vorläuferzellen die Ursprungs-zelle des Kaposi-Sarkoms sein. Die Entstehung von Lymphangioblasten in den verschiedenen mesodermalen Kompartimenten des Embryos, der Einfluss von Mikromilieu und Wachstumsfaktoren, die Bedeutung des genetischen “Background” verschiedener Mausstämme und das Vorhandensein solcher Zellen im peripheren Blut von Tier und Mensch sind bislang nur ansatzweise untersucht worden. Wir werden den Ursprung und die Entwicklung von Lymphangioblasten bei Vogelembryonen mit Hilfe spezifischer Xeno-transplantationen "in ovo" (Wachtel-Huhn) und bei Mausembryonen (verschiedene Stämme, transgene Tiere) an Schnittkulturen in vitro untersuchen. Dabei werden wir neue Marker für LECs einsetzen und neue, von uns bei Mikroarray-Analysen humaner Lymphangiome identifizierte, Wachstumsfaktoren testen. In humanem Nabelschnurblut und im Blut leukämischer Kinder werden wir das Vorhandensein zirkulierender lymphendothelialer Vorläuferzellen untersuchen. Die Untersuchungen sollen Aufschlüsse über die lokale und molekulare Kontrolle mesenchymaler und zirkulierender Lymphangio-blasten erbringen. Wir konnten zeigen, dass bei der Entwicklung des Vogelembryos viele mesodermale Kompartimente des Embryos Lymphendothelzellen hervorbringen; auch solche Kompartimente, die in großer Distanz von den lymphangiogenen Venenabschnitten lokalisiert sind. Wir haben diese Untersuchungen erweitert und spezifisch die Entwicklung der Lymphgefäße des Herzens untersucht. Dabei konnten wir bestätigen, dass sich das koronare Blutgefäßsystem aus dem Proepikard entwickelt. Im Gegensatz dazu entstehen die koronaren Lymphgefäße nicht aus dem Proepikard. Die Lymphgefäße wandern offensichtlich von der Herzbasis aus in das Epikard ein. In weiteren Transplantationsexperimenten haben wir die Entwicklung der Lymphherzen bei Vogelembryonen untersucht. Mit Ausnahme der Säugetiere kommen Lymphherzen bei allen Vertebraten vor. Wir konnten zeigen, dass das Endothel und die Muskulatur der Lymphherzen aus dem paraxialen Mesoderm, den Somiten, auswandert. Dabei stellen 7 lumbo-sakrale Somiten Anlagematerial für die Lymphherzen zur Verfügung. Unsere Untersuchungen an frühen Mausembryonen zeigen, dass es eine, offensichtlich sehr geringe, Anzahl an mesenchymalen Zellen gibt, die leukozytäre und lymphendotheliale Charakteristika in sich vereinen. In seltenen Fällen konnten wir mit Dreifachfärbungen Zellen an der Wand früher Lymphgefäße beobachten, die die lymphendothelmarker Lyve-1, Prox1 und CD31 exprimierten. Dies deutet auf die Existenz von Lymphangioblasten bei der Maus hin. Eine experimentelle Überprüfung dieser Hypothese scheiterte bislang an der Tatsache, dass es uns nicht gelungen ist, entsprechende Vorläuferzellen zu isolieren. Wir konnten vergleichbare Zellen aber auch im Nabelschnurblut von Kindern beobachten. Unsere weiteren Untersuchungen zeigen, dass es auch bei adulten Mäusen noch Vorläuferzellen gibt, die die Potenz besitzen, sich in Blut- und Lymphendothel zu differenzieren. Derartige Zellen konnten wir aus der Lunge adulter Mäuse isolieren. Bislang sind lediglich Faktoren bekannt, die das Wachstum der Lymphgefäße fördern. Dies sind VEGF-C und VEGF-D. Inhibitoren der Lymphangiogenese konnten bislang nicht gefunden werden. Dies hat sich im letzten Jahr geändert. Wir konnten in Kooperation mit Dr. J. Ambati (Univ. of Kentucky) zeigen, dass es eine endogene, sezernierte Splicevariante des VEGFR-2 (esVEGFR-2) gibt, die in der Lage ist, VEGF-C spezifisch zu binden und so die Lymphangiogenese zu inhibieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Embryonic development of the lymphovascular system and tumor lymphangiogenesis. Cancer Treat. Res. 135:17-24 (2007)
Wilting, J., Papoutsi, M., Buttler, K., Becker, J.
- Lymph heart in chick - somitic origin, development and embryonic oedema. Development 134: 4427-4436 (2007)
Valasek, P., Macharia, R., Neuhuber, W.L., Wilting, J., Becker, D.L., Patel, K.
- Similarities and differences of human and experimental mouse lymphangiomas. Dev. Dynam. 236: 2952-2961 (2007)
Kasten, P., Schnöink G., Bergmann A., Papoutsi M., Buttler K., Rössler J, Weich HA., Wilting J.
- The proepicardium delivers hemangioblasts but not lymphangioblasts to the developing heart. Dev. Biol. 305: 451-459 (2007)
Wilting, J., Buttler, K., Schulte, I., Papoutsi, M., Schweigerer, L., Männer J.
- Proliferating mesodermal cells in murine embryos exhibiting macrophage and lymphendothelial characteristics BMC Dev. Biol. 8: 43 (2008)
Buttler, K., Ezaki, T., Wilting, J.
- Molekulare Charakteristika des Lymphangioms beim Säugling. LymphForsch 13: 22-26 (2009)
Buttler, K., Kasten, P., Wilting, J.
- Endogenous anti-lymphangiogenesis. Lymphology 43 (Suppl.): 30 – 36 (2010)
Wilting, J., Albuquerque, R., Ambati, J.
- Isolierung bipotenter endothelialer Vorläuferzellen aus der Lunge adulter Mäuse LymphForsch 14: 58-64 (2010)
Buttler, K., Schniedermann, J., Weich, H.A., Wilting, J.
- Mouse lung microvascular endothelial progenitor cells exhibit a high capacity for the formation of blood and lymphatic vessels. BMC Cell Biol. 11: 50 (2010)
Schniedermann, J., Rennecke, M., Richter, G., Städtler, A.M., Buttler, K., Norgall, S., Badar, M., Pawletta, B., May, T., Wilting, J., Weich, H.A.
