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Molekulare Mechanismen der Notch3-abhängigen Immunzellinfiltration, Entwicklung einer fibrogenen Niche und Nierenfibroseentstehung
Finanzierung:
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) ;
ME 1365/7-3
Chronische Nierenerkrankungen betreffen etwa 10% der Allgemeinbevölkerung und stellen aufgrund der hohen Kosten und Chronizität eine große Belastung für das Gesundheitssystem dar. Bei der Mehrzahl der Betroffenen kommt es zu einem nicht reversiblen Rückgang der Nierenfunktion. Die zugrundeliegenden Ursachen sind vielfältig und reichen von arterieller Hypertonie, Hyperglykämie bis hin zu Autoimmunerkrankungen, wie IgA-Nephropathie, Lupus erythematodes oder membranöser Glomerulopathie. Es entwickelt sich eine progressive tubulointerstitielle Fibrose mit Verlust der Nierengewebsarchitektur und einem Rückgang der Anzahl der Nephrone. Es ist ein enger zeitlicher und räumlicher Zusammenhang der Nierengewebsschädigung mit tubulointerstitieller Zellinfiltration und einer "aktivierten" fibrogenen Nische nachweisbar. Unsere Arbeitsgruppe sowie andere identifizierten die Rezeptoren der Notch-Familie als zentrale Regulatoren des Nierenschadens. Mäuse mit einer genetischen Ablation des Notch3 Rezeptors sind vor experimentellen Nierenerkrankungen wie der Harnleiterobstruktion und der nephrotoxischen Serumnephritis geschützt. Die grundlegende Rolle des Notch3 Rezeptors für die zelluläre Antwort auf Gewebeschäden wird bei diesen Tieren durch die Beobachtung einer schwächeren Integrin-Aktivierung, einer geringeren Leukozyteninfiltration in das Gewebe und fehlende Aktivierung des NF-kB-Signalweges unterstrichen. Unsere neueren Ergebnisse definieren eine zellspezifische Funktion des Notch3 Rezeptors. Dabei konnte zum einem die Funktion des Notch3 Rezeptors in nierenresidenten Zellen (z.B. tubuläre sowie tubulointerstitielle Zellen und Mesangialzellen) und zum anderen in peripheren Immunzellen beschrieben werden.

Der Fortsetzungsantrag widmet sich folgenden Fragen: (i) Inwieweit erfüllt der Notch3 Rezeptor spezifische Aufgaben bei der Leukozyten-Transmigration und der Aktivierung der fibrogenen Nische in Knochenmarks-chimären Tieren? Sind ß1-Integrin-Aktivierung und Notch3-Expression funktionell mit der Transmigration von Neutrophilen verknüpft? Weiterhin soll die zellspezifische Rolle von Notch3 für die Nierenschädigung in chimären Tiermodellen geklärt. In diesen wird eine zellspezifische, intrazelluläre Rekonstitution der Notch3-Signale bei einem Notch3 knockout Hintergrund ermöglicht (Tierstämme mit Cre-Expression in tubulären Zellen (Pax8-Cre), Perizyten (Gli1-Cre), interkalierende Zellen (ATP6v1b1-Cre), Hauptzellen (Aqp2-Cre), Epithelzellen (Ksp1.3-Cre), myeloische Immunzellen (Vav-Cre); gekreuzt mit N3ICD-R26-SAR+/+ Tieren). Die Phänotypisierung der Tiere für die Entzündungsreaktion und Organfibrose wird nach Krankheitsinduktion (UUO, I/R) durchgeführt. Die Bildung der fibrogenen Nische wird visualisiert und die Induktion eines partiellen epithelialen-zu-mesenchymalen Übergangs von tubulären Zellen untersucht. (ii) Warum wandern zirkulierende Notch3-Knockout-Immunzellen nicht in "entzündetes" Gewebe ein? Hierzu wird die Notch3-abhängige Interaktion von Immunzellen mit Adhärenz an Endothelzellen untersucht. (iii) Verbessert eine zellspezifische Blockade des Rezeptors Notch3 in tubulären Pax8-positiven oder Gli1-positiven Zellen den Verlauf der experimentellen Nierenerkrankung vergleichbar mit Rezeptor-Notch3-Knockout-Tieren? Es sind eine Adeno-assoziierte Virus- (AAV) sowie eine Lentivirus-vermittelte Interventionsstrategie geplant. Dabei soll ein zellspezifischer shRNA-vermittelter knockout des Notch3 Rezeptors in Pax8 und Gli1 positiven Zellen erfolgen. Parallel wird ein Expressionssystem für lösliche Notch3 decoy Rezeptoren etabliert und getestet.
Die Ergebnisse werden unser Verständnis zur Pathophysiologie chronischer Nierenerkrankungen mit dem Fokus auf ein Schlüsselrezeptormolekül vertiefen. Diese werden genutzt, um Interventionsstrategien mit zellspezifischer Behandlung sowohl einer Entzündungsreaktion als auch der Organfibrose zu gestalten.

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2020
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