Le 17B-Estradiol combiné à un biopolymère à base de chitosan accroît la biocompatibilité des cellules progénitrices dérivées de la moelle osseuse

Les cellules dérivées de la moelle osseuse, principalement les cellules endothéliales progénitrices, sont réduites chez les patients souffrant de maladies cardiovasculaires. Leur mobilisation et leur incorporation aux sites de lésion vasculaire sont des évènements prépondérants dans l’accélération des processus de réendothélialisation. Dans un modèle murin, le 17β-estradiol favorise les processus de guérison vasculaire par la mobilisation et le recrutement des cellules endothéliales progénitrices dérivées de la moelle osseuse. Il existe présentement plusieurs stratégies afin d’augmenter la mobilisation des cellules progénitrices ainsi que leur incorporation à la paroi vasculaire. Cependant, peu d’études privilégient la livraison locale d’un nombre élevé de cellules progénitrices fonctionnelles par un véhicule biodégradable et leur maintien au site de lésion afin de favoriser la réendothélialisation ciblée. Un polymère d’intérêt pour cette application s’avère être le chitosan. Ce biopolymère non toxique et biodégradable est couramment utilisé dans l’ingénierie tissulaire et, depuis peu, est utilisé dans la guérison vasculaire. Le chitosan complexé à la phosphorylcholine voit sa solubilité s’accroître dans les solutions aqueuses ainsi que sa biocompatibilité cellulaire en condition physiologique. Le projet de ce mémoire visait donc : 1) à étudier in vitro, la capacité d’un polymère de chitosan complexé à la phosphorylcholine à influencer l’adhésion, la survie, la différenciation et la fonctionnalité cellulaire dans un modèle murin de culture mixte de cellules dérivées de la moelle osseuse et 2) de déterminer l’impact de la présence du 17β-estradiol sur ces mêmes comportements cellulaires. Nos travaux démontrent que la matrice de chitosan-phosphorylcholine s’avère compatible avec notre modèle de culture cellulaire. En effet, ce polymère est capable de promouvoir l’organisation et le développement des cellules dérivées de la moelle osseuse de façon comparable à la matrice normalement utilisée dans la croissance in vitro des cellules endothéliales progénitrices, la fibronectine. De plus, ce polymère n’a nullement compromis l’activité migratoire des cellules, laissant supposer qu’il pourrait éventuellement être un véhicule approprié pour effectuer une livraison cellulaire à un site de lésion. Il s’avère que le 17β-estradiol, lorsqu’ajouté au milieu de culture ou complexé au polymère de chitosan phosphorylcholine, est capable de moduler le comportement cellulaire, et ce, de façon différente. Le 17β-estradiol complexé au polymère de chitosan-phosphorylcholine démontre, par rapport à sa forme soluble, une plus grande aptitude à accroître le nombre de cellules hématopoïétiques ainsi que des cellules endothéliales progénitrices dérivées de la moelle osseuse in vitro. De plus, le 17β-estradiol complexé au polymère de chitosan-phosphorylcholine permet une amplification marquée des cellules endothéliales progénitrices et leur offre un support adéquat afin de favoriser la guérison vasculaire. L’ensemble de nos travaux suggère que le polymère de chitosan complexé à la phosphorylcholine en présence ou non de 17β-estradiol est une matrice compatible avec les cellules progénitrices dérivées de la moelle osseuse in vitro. Le 17β-estradiol complexé au polymère est toutefois plus efficace que sa forme soluble à promouvoir l’amplification du nombre de cellules progénitrices. Ce polymère représente un outil thérapeutique attrayant et une matrice de livraison d’agent bioactif prometteuse pour le recrutement cellulaire dans l’accélération de la guérison vasculaire.

Étude des interactions entre les cellules progénitrices endothéliales et l’adiponectine

L’adiponectine, une adipokine aux niveaux plasmatiques inversement associés aux composantes du syndrome métabolique, protège contre l’athérosclérose et réduit les risques d’infarctus du myocarde. Les cellules progénitrices endothéliales (EPCs) jouent un rôle dans la réparation vasculaire et leur nombre est réduit chez les patients atteints de maladies cardiovasculaires. Nous croyons que les effets de l’adiponectine peuvent s’expliquer entre autres via ses interactions avec les EPCs. Trois sous-population d’EPCs, isolées du sang de donneurs sains, ont été caractérisées par immunophénotypage par cytométrie en flux. L’expression des récepteurs de l’adiponectine, AdipoR1, AdipoR2 et H-cadherin par les EPCs et les cellules endothéliales a été évaluée par qPCR. Les effets de l’adiponectine sur la migration et l’apoptose des EPCs et sur l’apoptose des HUVECs ont été étudiés. L’expression de l’élastase des neutrophiles par les EPCs et son activité ont été testées. Les résultats de qPCR montrent que l’AdipoR1 est plus fortement exprimé que l’AdipoR2 alors qu’H-cadhérine n’est pas détectable dans les EPCs. Les EPCs précoces expriment aussi l’élastase. L’expression d’AdipoR1 a été confirmée par immunobuvardage. L’adiponectine augmente de façon significative la survie de deux sous-populations d’EPCs, mais pas celle des HUVECs, en condition de privation de sérum. L’activité de l’élastase a été confirmée dans le milieu conditionné par les EPCs. Les EPCs expriment les récepteurs de l’adiponectine et l’élastase. L’adiponectine protège les EPCs contre l’apoptose et pourrait augmenter leur capacité de réparation vasculaire. L’activité élastase des EPCs pourrait moduler localement l’activité de l’adiponectine par la génération de sa forme globulaire.

Rôle de l’axe CD40L/CD40 dans les cellules endothéliales progénitrices

Les cellules endothéliales progénitrices («Endothelial Progenitor Cells», EPCs) sont des précurseurs endothéliaux qui possèdent un potentiel considérable dans la réparation et la régénération vasculaire. Dans le contexte des maladies cardiovasculaires, la compréhension du rôle des EPCs dans la régulation de la thrombogenèse et la réparation endothéliale est pertinente et nécessaire pour comprendre leur potentiel thérapeutique. Nous avons rapporté que les EPCs interagissent avec les plaquettes via la P-sélectine et inhibent l’adhésion, l’activation et l’agrégation des plaquettes ainsi que la formation de thrombus. Plus récemment, nous avons démontré que les EPCs expriment le récepteur inflammatoire CD40 et il est bien connu que les plaquettes constituent la source principale de la forme soluble de son agoniste le CD40L («soluble CD40 Ligand», sCD40L). Ainsi, nous avons émis l’hypothèse principale que l’axe CD40L/CD40 dans les EPCs influence leurs fonctions anti-thrombotique et pro-angiogénique. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons réussi à générer des «early» et «late» EPCs à partir de cellules mononucléaires du sang périphérique («Peripheral Blood Mononuclear Cells», PBMCs) en culture. Nous avons mis en évidence l’existence de l’axe CD40L/CD40 dans ces EPCs en démontrant l’expression des protéines adaptatrices, nommées les facteurs associés au récepteur du facteur de nécrose tumorale («TNF Receptor Associated Factors», TRAFs). Dans une première étude, nous avons investigué l’effet du sCD40L sur la fonction des «early» EPCs dans l’agrégation plaquettaire. En effet, nous avons démontré que le sCD40L renverse leur effet inhibiteur sur l’agrégation plaquettaire, et ce sans avoir un effet significatif sur la sécrétion de prostacycline (PGI2) et d’oxyde nitrique («Nitric Oxide», NO) par ces cellules. De plus, aucun effet du sCD40L n’a été noté sur l’apoptose et la viabilité de ces cellules. Par contre, nous avons noté une augmentation importante du stress oxydatif dans les «early» EPCs suite à leur stimulation avec le sCD40L. L’inhibition du stress oxydatif renverse l’effet du sCD40L sur les «early» EPCs dans l’agrégation plaquettaire. Ces résultats pourraient expliquer, en partie, la fonction réduite des EPCs chez les individus présentant des niveaux élevés de sCD40L en circulation. Dans une deuxième étude, nous avons étudié l’effet de sCD40L dans la fonction des «early» EPCs en relation avec l’angiogenèse. Nous avons identifié, dans un premier temps,les métalloprotéinases de la matrice («Matrix Metalloproteinases», MMPs) qui sont sécrétées par ces cellules. Nous avons trouvé que les «early» EPCs relâchent principalement la MMP-9 et que cette relâche est augmentée par le sCD40L. Le sCD40L induit aussi la phosphorylation de la p38 MAPK qui contribue à augmenter la sécrétion de MMP-9. Des études fonctionnelles ont démontré que le prétraitement des «early» EPCs au sCD40L potentialise la réparation endothéliale des HUVECs. En conclusion, l’ensemble de nos travaux, dans le cadre de ce projet de doctorat, nous a permis d’élucider les mécanismes responsables de l’action du sCD40L sur les effets inhibiteur et angiogénique des «early» EPCs dans l’agrégation plaquettaire et l’angiogenèse, respectivement. Ces résultats ajoutent de nouvelles connaissances sur le rôle des EPCs et pourront constituer la base pour des études futures permettant de corréler les niveaux élevés du sCD40L circulant et l’incidence des maladies cardiovasculaires, particulièrement l’athérothrombose.

L’expression des cyclo-oxygénases et des oxydes nitriques synthases avec les protéines adaptatrices TRAFs dans les cellules progénitrices endothéliales

L’interaction du CD40L plaquettaire avec le CD40 exprimé par les mono-lymphocytaires, dont les cellules progénitrices endothéliales (EPCs), médie l’hémostase. Deux sous-types d’EPCs induisent la réparation vasculaire : les early outgrowth cells (EOCs) et les endothelial colony forming cells (ECFCs). Les EOCs expriment des protéines adaptatrices s’associant aux récepteurs du facteur de nécrose tumorale (TRAFs) nécessaires à la signalisation du CD40. L’association des TRAFs au CD40 contribuerait à la fonction antiplaquettaire d’EOCs prétraitées au CD40L, via la libération de prostacycline (PGI2) ou d'oxyde nitrique (NO). Toutefois, la contribution des TRAFs des ECFCs dans la libération de PGI2 et de NO via la régulation des cyclo-oxygénases (COX) et des NO synthases (NOS) demeure inexplorée. Cette étude vise à comprendre le rôle des TRAFs, COX et NOS dans les ECFCs. Nous avons différencié des EPCs via la culture de cellules mononucléaires du sang périphérique (PBMCs) dans un milieu à croissance endothéliale (EGM-2) et révélé, par microscopie optique et confocale, le phénotype monocytaire de nos EOCs et de cellules endothéliales (ECs) de nos ECFCs, incluant leurs caractéristiques endothéliales par cytométrie en flux. L’expression constitutive de l’eNOS, l’iNOS, la COX-1 et faiblement la COX-2 dans nos ECFCs et ECs, des enzymes absentes de nos EOCs, a été décelée par Western Blot. Le profil d'expression des TRAFs dans nos EOCs, ECFCs, PBMCs et ECs a démontré la présence variée du CD40 et celle des TRAF1, 2, 3, 5 et 6, selon le type cellulaire. En conclusion, nous avons révélé la présence de TRAFs, COX et NOS, ainsi que leur expression différentielle dans les EOCs et ECFCs. Des études portant sur l’association des TRAFs au CD40 éclaireront sur les mécanismes intracellulaires impliqués dans la régulation de la synthèse de PGI2 et de NO et la fonction antiplaquettaire des EPCs.

Systemic delivery of adult stem cells improves cardiac function in spontaneously hypertensive rats

Heart regeneration after myocardial infarction (MI) can occur after cell therapy, but the mechanisms, cell types and delivery methods responsible for this improvement are still under investigation. In the present study, we evaluated the impact of systemic delivery of bone marrow cells (BMC) and cultivated mesenchymal stem cells (MSC) on cardiac morphology, function and mortality in spontaneously hypertensive rats (SHR) submitted to coronary occlusion. Female syngeneic adult SHR, submitted or not (control group; C) to MI, were treated with intravenous injection of MSC (MI + MSC) or BMC (MI + BM) from male rats and evaluated after 1, 15 and 30 days by echocardiography. Systolic blood pressure (SBP), functional capacity, histology, mortality rate and polymerase chain reaction for the Y chromosome were also analysed. Myocardial infarction induced a decrease in SBP and BMC, but not MSC, prevented this decrease. An improvement in functional capacity and ejection fraction (38 +/- 4, 39 +/- 3 and 58 +/- 2% for MI, MI + MSC and MI + BM, respectively; P < 0.05), as well as a reduction of the left ventricle infarcted area, were observed in rats from the MI + BM group compared with the other three groups. Treated animals had a significantly reduced lesion tissue score. The mortality rate in the C, MI + BM, MI + MSC and MI groups was 0, 0, 16.7 and 44.4%, respectively (P < 0.05 for the MI + MSC and MI groups compared with the C and MI + BM groups). The results of the present study suggest that systemic administration of BMC can improve left ventricular function, functional capacity and, consequently, reduce mortality in an animal model of MI associated with hypertension. We speculate that the cells transiently home to the myocardium, releasing paracrine factors that recruit host cells to repair the lesion.

Notch signaling controls the balance of ciliated and secretory cell fates in developing airways

Although there is accumulated evidence of a role for Notch in the developing lung, it is still unclear how disruption of Notch signaling affects lung progenitor cell fate and differentiation events in the airway epithelium. To address this issue, we inactivated Notch signaling conditionally in the endoderm using a Shh-Cre deleter mouse line and mice carrying floxed alleles of the Pofut1 gene, which encodes an O-fucosyltransferase essential for Notch-ligand binding. We also took the same conditional approach to inactivate expression of Rbpjk, which encodes the transcriptional effector of canonical Notch signaling. Strikingly, these mutants showed an almost identical lung phenotype characterized by an absence of secretory Clara cells without evidence of cell death, and showed airways populated essentially by ciliated cells, with an increase in neuroendocrine cells. This phenotype could be further replicated in cultured wild-type lungs by disrupting Notch signaling with a gamma-secretase inhibitor. Our data suggest that Notch acts when commitment to a ciliated or non-ciliated cell fate occurs in proximal progenitors, silencing the ciliated program in the cells that will continue to expand and differentiate into secretory cells. This mechanism may be crucial to define the balance of differentiated cell profiles in different generations of the developing airways. It might also be relevant to mediate the metaplastic changes in the respiratory epithelium that occur in pathological conditions, such as asthma and chronic obstructive pulmonary disease.

Sonic hedgehog signaling regulates mode of cell division of early cerebral cortex progenitors and increases

The morphogen Sonic Hedgehog (SHH) plays a critical role in the development of different tissues. In the central nervous system, SHH is well known to contribute to the patterning of the spinal cord and separation of the brain hemispheres. In addition, it has recently been shown that SHH signaling also contributes to the patterning of the telencephalon and establishment of adult neurogenic niches. In this work, we investigated whether SHH signaling influences the behavior of neural progenitors isolated from the dorsal telencephalon, which generate excitatory neurons and macroglial cells in vitro. We observed that SHH increases proliferation of cortical progenitors and generation of astrocytes, whereas blocking SHH signaling with cyclopamine has opposite effects. In both cases, generation of neurons did not seem to be affected. However, cell survival was broadly affected by blockade of SHH signaling. SHH effects were related to three different cell phenomena: mode of cell division, cell cycle length and cell growth. Together, our data in vitro demonstrate that SHH signaling controls cell behaviors that are important for proliferation of cerebral cortex progenitors, as well as differentiation and survival of neurons and astroglial cells.

CD34 EXPRESSION IN STROMAL TUMORS OF THE GASTROINTESTINAL-TRACT

Gastrointestinal stromal tumors (GISTs) are mesenchymal tumors that may exhibit varied morphologic appearances (spindle, epithelioid) and biologic potentials. Given the continuing controversy regarding the type of cell differentiation present in these tumors (muscle versus nerve sheath versus null), we evaluated a set of GISTs, most of which had been previously examined for the presence of smooth muscle differentiation, for expression of CD34, a 115 kDa cell-surface progenitor cell marker also recently identified in a subset of mesenchymal tumors. Using antibody My 10 in deparaffinized, formalin-fixed tissue after pretreatment with microwave energy, we found that 46 of 57, or 81%, of GISTs were CD34+; this fraction of CD34+ tumors exceeded the fraction of these same GISTs found to show muscle actin (72%) expression. In addition, a consistently higher fraction of the tumor cell population was CD34+ than was muscle actin positive. These findings suggest that CD34 is a very sensitive marker for the identification of GISTs. CD34 is normally expressed by endothelial as well as perivascular cells, perhaps related to, but distinct from, vascular smooth muscle cells. While the nature of these latter cells is uncertain, the expression of CD34 in such a large fraction of GISTs may provide evidence of a unique differentiation pathway in these tumors.

Characterization of Neural Stem/Progenitor Cells Expressing VEGF and its Receptors in the Subventricular Zone of Newborn Piglet Brain

Neural stem/progenitor cell (NSP) biology and neurogenesis in adult central nervous system (CNS) are important both towards potential future therapeutic applications for CNS repair, and for the fundamental function of the CNS. In the present study, we report the characterization of NSP population from subventricular zone (SVZ) of neonatal piglet brain using in vivo and in vitro systems. We show that the nestin and vimentin-positive neural progenitor cells are present in the SVZ of the lateral ventricles of neonatal piglet brain. In vitro, piglet NSPs proliferated as neurospheres, expressed the typical protein of neural progenitors, nestin and a range of well-established neurodevelopmental markers. Upon dissociation and subculture, piglet NSPs differentiated into neurons and glial cells. Clonal analysis demonstrates that piglet NSPs are multi-potent and retain the capacity to generate both glia and neurons. These cells expressed VEGF, VEGFR1, VEGFR2 and Neuropilin-1 and -2 mRNAs. Real time PCR revealed that SVZ NSPs from newborn piglet expressed total VEGF and all VEGF splice variants. These findings show that piglet NSPs may be helpful to more effectively design growth factor based strategies to enhance endogenous precursor cells for cell transplantation studies potentially leading to the application of this strategy in the nervous system disease and injury.

Antiproliferative Effects of Fluoxetine on Colon Cancer Cells and in a Colonic Carcinogen Mouse Model

The antidepressant fluoxetine has been under discussion because of its potential influence on cancer risk. It was found to inhibit the development of carcinogen-induced preneoplastic lesions in colon tissue, but the mechanisms of action are not well understood. Therefore, we investigated anti-proliferative effects, and used HT29 colon tumor cells in vitro, as well as C57BL/6 mice exposed to intra-rectal treatment with the carcinogen N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG) as models. Fluoxetine increased the percentage of HT29 cells in the G(0)/G(1) phase of cell-cycle, and the expression of p27 protein. This was not related to an induction of apoptosis, reactive oxygen species or DNA damage. In vivo, fluoxetine reduced the development of MNNG-induced dysplasia and vascularization-related dysplasia in colon tissue, which was analyzed by histopathological techniques. An anti-proliferative potential of fluoxetine was observed in epithelial and stromal areas. It was accompanied by a reduction of VEGF expression and of the number of cells with angiogenic potential, such as CD133, CD34, and CD31-positive cell clusters. Taken together, our findings suggest that fluoxetine treatment targets steps of early colon carcinogenesis. This confirms its protective potential, explaining at least partially the lower colon cancer risk under antidepressant therapy.

Alterazioni dell'immunità umorale nei pazienti con sarcoma di Kaposi classico: caratterizzazione dei linfociti B circolanti e delle loro sottopopolazioni

Objectives: Human Herpesvirus 8 (HHV-8) is the etiological agent of Kaposi’s Sarcoma (KS) and it is also associated with two B cell lymphoproliferative diseases: primary effusion lymphoma (PEL), and the plasmablastic form of multicentric Castelman’s disease (MCD). HHV-8 establishes persistent infection in the host with tropism for multiple cell types. In KS patients, the virus is found in tumor-spindle cells, peripheral blood monocytes, endothelial progenitor circulating cells, T and B lymphocytes. Peripheral B cells represent one of the major virus reservoir, but the consequences of HHV-8 infection of these cells have been poorly characterized. Therefore, in this study the frequency, the immunophenotypic profile and the functional activity of different peripheral B cell subsets in patients with classic KS (cKS) was analysed in order to identify potential alterations of these cells. The classic variant of KS is ideal to perform such studies, as it lacks confounding factors such as HIV or EBV infection and immunosuppression. Methods: Whole-blood samples from patients with the classical form of KS (cKS) (n=62) and healthy age and sex-matched seronegative controls (HSN) (n=43) were analyzed by multiparametric flow-cytometry to determine the frequency of B cells and their subpopulations, as well as their surface expression of immunoglobulins and activation markers. Results: The frequency of circulating B cells was significantly higher in cKS patients than in controls. In particular, the analysis of the B cell subsets revealed a higher frequency of naïve B cells (CD19+CD27-), among which transitional CD19+CD38highCD5+ and pre-naïve (CD27-CD38intCD5+ ) B cells demonstrated an expansion. Memory B cells (CD19+CD27+) did not differ between the two study groups, except from a higher frequency of CD19+CD27+IgM+IgD+ B cells, the typical phenotype of marginal zone (MZ) B cells, in cKS patients. The characterization of membrane surface activation markers showed lower levels of the activation marker HLA-DR only on CD27- B cells, while CD80 and CD86 were less represented in all the the B cells from cKS patients. Moreover, B cells from cKS patients were smaller and with less granules than the ones from controls. Conclusion: Taken together, these results clearly indicate that circulating B cells are altered in patients with cKS, showing an expansion of the immature phenotypes. These B cell alterations may be due to an indirect viral effect rather than to a direct one: the cytokines expressed in the microenvironment typical of cKS may cause a faster release of immature cells from the bone marrow and a lower grade of peripheral differentiation, as already suggested for other chronic viral infections such as HIV and HCV. Further studies will be necessary to understand how these alterations contribute to the pathogenesis of KS and, eventually, to the different clinical evolution of the disease.

Progenitori endoteliali nei pazienti con Chronic Kidney Disease - Mineral and Bone Disorder (CKD-MBD) in fase uremica: effetti del trattamento con vitamina D.

L'insufficienza renale cronica (CKD) è associata ad un rischio cardiovascolare più elevato rispetto alla popolazione generale: fattori come uremia, stress ossidativo, età dialitica, infiammazione, alterazioni del metabolismo minerale e presenza di calcificazioni vascolari incidono fortemente sulla morbosità e mortalità per cause cardiovascolari nel paziente uremico. Diversi studi hanno verificato il coinvolgimento dei progenitori endoteliali (EPC) nella malattia aterosclerotica ed è stato dimostrato che esprimono osteocalcina, marcatore di calcificazione. Inoltre, nella CKD è presente una disfunzione in numero e funzionalità delle EPC. Attualmente, il ruolo delle EPC nella formazione delle calcificazioni vascolari nei pazienti in dialisi non è stato ancora chiarito. Lo scopo della tesi è quello di studiare le EPC prelevate da pazienti con CKD, al fine di determinarne numero e fenotipo. È stato anche valutato l'effetto del trattamento in vitro e in vivo con calcitriolo e paracalcitolo sulle EPC, dato il deficit di vitamina D dei pazienti con CKD: il trattamento con vitamina D sembra avere effetti positivi sul sistema cardiovascolare. Sono stati valutati: numero di EPC circolanti e la relativa espressione di osteocalcina e del recettore della vitamina D; morfologia e fenotipo EPC in vitro; effetti di calcitriolo e paracalcitolo sull’espressione di osteocalcina e sui depositi di calcio. I risultati dello studio suggeriscono che il trattamento con vitamina D abbia un effetto positivo sulle EPC, aumentando il numero di EPC circolanti e normalizzandone la morfologia. Sia calcitriolo che paracalcitolo sono in grado di ridurre notevolmente l’espressione di OC, mentre solo il paracalcitolo ha un effetto significativo sulla riduzione dei depositi di calcio in coltura. In conclusione, il trattamento con vitamina D sembra ridurre il potenziale calcifico delle EPC nell’uremia, aprendo nuove strade per la gestione del rischio cardiovascolare nei pazienti affetti da CKD.

Mechanismen der Progenitorzell-induzierten Gefäßneubildung und myokardialen Funktionsverbesserung

Entscheidend für die Sauerstoffversorgung im ischämischen Gewebe ist die Bildung von Blutgefäßen. Dieser Vorgang findet im erwachsenen Organismus in Form von Arteriogenese, Angiogenese und Vaskulogenese statt. Die Entdeckung, dass endotheliale Progenitorzellen (EPC) aus dem Knochenmark mobilisiert werden können, um sich im Ischämiegebiet an der Bildung neuer Kapillaren zu beteiligen, eröffnet einen vollkommen neuen therapeutischen Ansatz. In der hier vorliegenden Arbeit konnte in drei unterschiedlichen Tiermodellen, dem Matrigelmodell, dem Hinterlaufischämiemodell und dem Infarktmodell der Nacktmaus gezeigt werden, dass eine Zelltherapie mit EPC die Neovaskularisation steigert und zu einer myokardialen Funktionsverbesserung beiträgt. Der entscheidende Beitrag der Arbeit liegt jedoch in der Erforschung des Zeitraums der Wirkung der Stammzelltherapie. In allen drei Tiermodellen konnte durch ein spezifisches Abtöten der mit der viralen Thymidinkinase (TK) transduzierten EPC der positive Effekt auf die Neovaskularisation gestoppt werden. Im Herzinfarktmodell der Nacktmaus kam es sogar zu einer signifikanten Verschlechterung der Herzfunktion sowie zu einer Vergrößerung des Infarktareals. Dieser Effekt war durch Apoptose der Zellen in der dritten und vierten Woche nach Infarkt und Zellinfusion zu beobachten. Somit besitzen EPC nicht nur eine Rolle in der initialen Freisetzung von Zytokinen, sondern tragen auch langfristig zur Aufrechterhaltung des zelltherapeutischen Effektes bei. Ob hierfür allein der Mechanismus der Differenzierung verantwortlich ist, bleibt in weiteren Untersuchungen abzuklären. Denkbar wäre auch eine Beeinflussung des Remodeling über parakrine Langzeiteffekte. Im zweiten Teil der Doktorarbeit wurde versucht, das eingeschränkte zelltherapeutische Potential von Progenitorzellen von Patienten mit „Koronarer Herzkrankheit“ (KHK) und ischämischer Kardiomyopathie mit Hilfe zweier eNOSTranskriptionsverstärker, „eNOS-enhancer“, zu verbessern. Im Matrigelmodell der Maus konnten wir eine Verbesserung des Neovaskularisationspotentials von Knochenmarkszellen (BMC) von Patienten nach Präinkubation mit dem eNOS-enhancer nachweisen. Auch im Myokardinfarktmodell der Maus konnten eine Verbesserung der Herzfunktion und eine Reduktion der Infarktgröße beobachtet werden. Beim direkten Vergleich der beiden eNOS-enhancer konnte kein Unterschied gefunden werden. Zusammenfassend leistet die hier vorliegende Arbeit einen wichtigen Beitrag zum Verständnis für die Bedeutung von Progenitorzellen im Rahmen der Stammzelltherapie nach Myokardinfarkt. Ferner wurde die Möglichkeit aufgezeigt, durch gezielte Beeinflussung der Progenitorzellen ihr therapeutisches Potential signifikant zu steigern.

The role of DNA damage in the pathogenesis of nitrate tolerance - nitrosative versus oxidative DNA damage

6. Summary Despite the lack of direct evidence from large clinical trials for mutagenic and genotoxic effects of GTN therapy, the present study show s the induction of pre-mutagenic lesions, such as 8- oxo - G and O 6 - me - G by GTN t reatment as well as increased formation of DNA strand breaks. These results were obtained in an in vitro (EA.hy 926 – human endothelial cell line) and in vivo (Wistar rats and C57BL/6 mice) setting. However, GTN - induced DNA damage had no effect on the degr ee of nitrate tolerance but only on other pathological side effects such as oxidative stress, as confirmed by studies in MGMT knockout mice. Of clinical importance , this study establishes potent apoptotic properties of organic nitrates, which has been demo nstrated by the levels of the novel apoptotic marker and caspase - 3 substrate, fractin, as well as levels of cleaved caspase - 3 , the activated form of this pro - apoptotic enzyme . The p rotein analy tical data ha ve been confirmed by an independent assay for the apoptosis , Cell death detection assay (TUNEL) . First, these GTN - mediated apoptotic effects may account for the previously reported anti - cancer effects of GTN therapy (probably based on induction of apoptosis in tumor cells). Second, these GTN - mediated apop totic effects may account for the increased mortality rates observed in the group of organic nitrate - treated patients as reported by two independent meta - analysis (probably due to induction of apoptosis in highly beneficial endothelial progenitor cells as well as in cardiomyocytes during wound healing and cardiac remodeling) . Summary of the current investigations can be seen in Figure 18.

Preponderance of cells with stem cell characteristics in metastasising mouse mammary tumours induced by deregulated EphB4 and ephrin-B2 expression

We have previously shown that EphB4 and ephrin-B2 are differentially expressed in the mammary gland and that their deregulated expression in the mammary epithelium of transgenic mice leads to perturbations of the mammary parenchyma and vasculature. In addition, overexpression of EphB4 and expression of a truncated ephrin-B2 mutant, capable of receptor stimulation but incapable of reverse signalling, confers a metastasising phenotype on NeuT initiated mouse mammary tumours. We have taken advantage of this transgenic tumour model to compare stem cell characteristics between the non-metastasising and metastasising mammary tumours. We analysed the expression of the proliferation attenuating p21(waf) gene, which was significantly increased in the metastasising tumours. Moreover, we compared the expression of CK-19, Sca-1, CD24 and CD49f as markers for progenitor cells exhibiting a decreasing differentiation grade. Sca-1 expressing cells were the earliest progenitors detected in the non-metastasising NeuT induced tumours. The metastasising NeuT/EphB4 tumours were enriched in CD24 expressing cells, whereas the metastasising NeuT/truncated ephrin-B2 tumours contained in addition significant amounts of CD49f expressing cells. The same cell populations were also enriched in mammary glands of single transgenic MMTV-EphB4 and MMTV-truncated ephrin-B2 females indicating that deregulated EphB4-ephrin-B2 signalling interferes with the homeostasis of the stem/progenitor cell pool before tumour formation is initiated. Since the same cell populations are enriched in the normal tissue, primary mammary tumours and metastases we conclude that these progenitor cells were the origin of tumour formation and that this change in the tumour origin has led to the acquisition of the metastatic tumour phenotype.