CXCR4-dependent tissue remodeling after experimental stroke
Pharmacology
Final Report Abstract
Im abgeschlossenen Projekt wurde ein Cxcr4-CreER-IRES-eGFP Allel verwendet, um neurale und hämatopoietische Stammzellen in erwachsenen Mäusen genetisch zu markieren und ihre Nachkommen zu verfolgen (lineage tracing). In einem Teil der Versuche wurde das Cxcr4-CreER-Allel mit einem Cxcr4-LoxP-Allel kombiniert, um konditionale Cxcr4- knockout-Tiere zu erzeugen. Als weitere genetische Werkzeuge verwendeten wir ein konstitutives Cxcr4-knockout-Allel sowie ein Cxcr4-GFP-Transgen. Mittels konventioneller Doppelimmunfluoreszenz sowie mit dem Cxcr4-GFP-Transgen und dem Cxcr4-CreER-vermittelten fate mapping zeigen wir, dass Mikroglia ab dem neunten Embryonaltag praktisch Cxcr4-negativ ist, während Cxcr4-CreER hämatopoietische Stammzellen und deren Nachkommen effizient markiert. Im Schlaganfallmodell können mittels Cxcr4-CreER erstmals einwandernde Monozyten sicher von Mikrogliazellen unterschieden werden. Wir finden, dass eingewanderte Monozyten/ Makrophagen nicht dauerhaft im gesunden Hirngewebe verbleiben, sich aber dauerhaft im nekrotischen Gewebe ansiedeln. An beiden Prozessen ist Cxcr4 funktionell beteiligt: nach Deletion des Cxcr4 nimmt die Anzahl der einwandernden Makrophagen stark ab und die eingewanderten Zellen sind in der Spätphase des Schlaganfalls weniger scharf auf das nekrotische Gewebe begrenzt (sie besiedeln auch gesundes Gewebe). Ferner zeigen eingewanderte Makrophagen ein von Mikrogliazellen abweichendes Transkriptom, was ebenfalls von Cxcr4 beeinflusst wird. Die in konditionalen Cxcr4-knockout Tieren beeinträchtigte Immunantwort der Monozyten ist mit einem etwas schlechteren outcome nach Schlaganfall verbunden. Noch unpublizierte Daten zeigen, dass Cxcr4-CreER ferner neurale Stammzellen, nicht aber Astrozyten markiert und deshalb geeignet ist, den Beitrag neuraler Stammzellen zu Reorganisationsprozessen im Gehirn zu erfassen. Insgesamt etabliert das Projekt Cxcr4-CreER als ein wertvolles Werkzeug für die genetische Markierung von hämatopoietischen und neuralen Stammzellen. Unsere Befunde legen nahe, dass es nicht sinnvoll ist, Cxcr4 Rezeptoren bei Schlaganfall zu inaktivieren, weil Cxcr4-Defizienz zwar zu einer reduzierten Monozyteninfiltration, aber auch zu einem schlechteren outcome führt.
Publications
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„Cxcr4 als therapeutisches Target zur Beeinflussung der Monozytenfunktion im Schlaganfall“ (Med. Fakultät Jena)
Yves Werner
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Cxcr4 distinguishes HSC-derived monocytes from microglia and reveals monocyte immune responses to experimental stroke. Nat Neurosci 23, 351–362 (2020)
Werner, Y., Mass, E., Ashok Kumar, P. et al.
