Analyses of murine neutrophil granulocyte steady-state homeostatic regulation
Final Report Abstract
Das Ziel des beantragten Projektes bestand in der näheren Charakterisierung der Regulation der neutrophilen Granulozyten im Steady-State im Mausmodell. Außerdem sollte der Einfluss der intestinalen Mikroflora auf die Neutrophilen-Homöostase untersucht werden. Es war die Bearbeitung folgender Fragestellungen vorgesehen: welche Rolle spielt die Zusammensetzung der Darmflora bei der Neutrophilen-Homöostase und wo befindet sich die Lokalisation des Sensors. Desweiteren wurde untersucht welche Zellart im Bedarfsfall die quantitativ bedeutendste Menge an G-CSF produziert, außerdem wurde ein genetisches Neutropeniemodell untersucht. Um die Rolle der Darmflora bei der Neutrophilen-Homöostase zu untersuchen wurden Mäuse (C57BL/6 Wildtypmäuse und TLR4-KO Mäuse) mit unterschiedlichen agonistischen und antagonistischen LPS-Strukturen im Trinkwasser behandelt. Zusammengefasst weisen die Ergebnisse darauf hin, dass sich in C57BL/6 Wildtyp-Mäusen die Neutrophilenzahlen im Blut allein durch orale Zufuhr verschiedener LPS-Strukturen im Trinkwasser modulieren lassen. Zudem unterscheiden sich die G-CSF Spiegel im peripheren Blutplasma signifikant. Das sind starke Indizien dafür, dass zum einen ein Zusammenhang zwischen Neutrophilenzahlen, dem G-CSF Spiegel und Zusammensetzung der Darmflora besteht und zum anderen, dass TLR4 im Gastrointestinaltrakt getriggert wird. Um den Sensor bzw. den Neutrostat zu identifizieren wurden Transplantationsexperimente mit TLR4-/- und C57BL/6 Mäusen durchgeführt um festzustellen, ob das Kompartiment mit den hämatopoetischen Zellen oder das Knochenmarkstroma für die Regulation der Neutrophilen-Homöostase verantwortlich ist. Die Ergebnisse ließen keine eindeutige Interpretation zu, daher haben wir uns entschieden, ein genetisches Tiermodell mit einem konditionalen Knockout von TLR4 ausschließlich in hämatopoetischen Zellen zu generieren (TLR4fl/fl Vavcre/+ Mäuse). Sowohl TLR4fl/fl als auch die TLR4fl/fl Vavcre/+ Tiere zeigen einen signifikanten Anstieg der hämatopoetischen Stammzellen und Granulozyten-Makrophagen- Progenitoren bei der Antikörper-vermittelten Neutropenie. Zudem sind die G-CSF Spiegel im peripheren Plasma bei beiden Gruppen hochsignifikant gestiegen. Daraus lässt sich schließen, dass die Neutrophilen-Feedback-Regulation unabhängig von hämatopoetischen Zellen verläuft und sich der Neutrostat vermutlich im Knochenmarkstroma befindet. Dies wurde auch durch die Ergebnisse der Untersuchung des G-CSF Produzenten unterstützt. Dabei wurde die Milz als möglicher G-CSF Produzent identifiziert, jedoch stellt das Knochenmarkstroma einen weiteren, wahrscheinlich wichtigeren G-CSF Produzenten dar. Die Untersuchung des genetischen Neutropenie-Modells (Genista-Mäuse) lieferten keine neuen Erkenntnisse, das Modell der antikörper-vermittelten Neutropenie war diesem Modell überlegen. Zusammenfassend sind die erhaltenen Erkenntnisse von großer Bedeutung für die Grundlagenforschung. Eine wirtschaftliche Verwertbarkeit ist momentan jedoch nicht zu erwarten.
Publications
- „LPS in the drinking water is sufficient to induce fate decision of marrow hematopoietic stem and precursor cells in mice“. Symposia Novel Concepts in Innate Immunity 2017
Bugl S., Wirths S., Rehband N, Malenke E, Frick JS, Müller MR., Kanz L. and Kopp HG.
- „Orale Aufnahme von Lipopolysaccharid moduliert das Zellschicksal hämatopoetischer Stamm- und Progenitorzellen im Knochenmark von Mäusen“. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Hämatologie und Onkologie 2017
Bugl S., Wirths S., Rehband N, Malenke E, Hinterleitner C, Frick JS, Müller MR., Kanz L. and Kopp HG.
