Autoren:	Hubert, Astrid
Titel:	Zell-spezifische Wirkungen der Leptin-Rezeptor-vermittelten Signaltransduktion und ihre Bedeutung für die vaskuläre Wundheilung
Online-Publikationsdatum:	1-Feb-2018
Erscheinungsdatum:	2018
Sprache des Dokuments:	Deutsch
Zusammenfassung/Abstract:	Übergewicht ist mit erhöhten zirkulierenden Spiegeln des Adipozytenhormons Leptin und einer hypothalamischen Leptin-Resistenz assoziiert. Klinische Studien identifizierten erhöhte Serum-Leptinspiegel als unabhängigen Risikofaktor für kardiovaskuläre Erkrankungen. Leptin-Rezeptoren (LepR) werden auf Endothel- und glatten Muskelzellen exprimiert und experimentelle Befunde zeigen, dass Hyperleptinämie oder exogenes Leptin die Neointimabildung fördern. Ziel dieser Arbeit war es, die unterschiedliche Rolle der Endothel- und glatten Muskelzell-vermittelten LepR-Signaltransduktion auf die vaskuläre Wundheilung zu untersuchen und zu klären, inwieweit die Neointima-Hyperplasie bei Übergewicht aus der chronischen Hyperleptinämie und Aktivierung des Leptin-Signalwegs oder einer vaskulären Leptin-Resistenz resultiert. Mäuse mit loxP-flankierten LepR-Allelen wurden mit Mäusen verpaart, die eine Liganden-aktivierbare Cre-Rekombinase unter Kontrolle des endothelialen Rezeptor-Tyrosinkinase (Tie2) oder glatte Muskelzell-Myosin-schwere Kette (SMMHC) Promotors exprimierten. Die Endothel (End.LepR)- oder glatte Muskelzell (SMC.LepR)-spezifische LepR-Genexzision erfolgte durch Gabe von Tamoxifen-Futter, Übergewicht wurde durch eine Hochfettdiät induziert. Die Neointimabildung an der Arteria Carotis wurde nach Eisen(III)-chlorid-induzierter Gefäßverletzung untersucht. Die morphometrische Quantifizierung der Läsionen ergab eine signifikant erhöhte intimale Hyperplasie, neointimale Zellularität und Proliferation in End.LepR Knockout (KO) Mäusen. Ein ähnlicher vaskulärer Phänotyp wurde auch in übergewichtigen, hyperleptinämischen End.LepR Wildtyp (WT) Mäusen beobachtet. Dagegen ging der SMC.LepR-KO mit einer Media-Hyperplasie einher, hatte jedoch keinen Einfluss auf die Neointimabildung oder Lumenstenose. Die Analyse primärer pulmonaler Endothelzellen (mPECs) von End.LepR-KO und übergewichtigen End.LepR-WT Mäusen bestätigte die fehlende Leptin-induzierte Phosphorylierung des Transkriptionsfaktors STAT3. Mittels quantitativer PCR und Immunfluoreszenz wurde eine signifikant erhöhte Expression von Endothelin-1 (ET-1) in Endothelzellen von LepR-defizienten und übergewichtigen, Leptin-resistenten Mäusen nachgewiesen. Mittels ELISA wurde eine erhöhte ET-1-Sekretion in Zellkulturüberständen von mPECs LepR-defizienter Mäuse bestätigt, während die ET(A/B)-Rezeptor-Antagonisierung deren parakrine Effekte auf die Proliferation muriner glatter Muskelzellen signifikant abschwächte. Eine reduzierte Expression des Peroxisom-Proliferator-aktivierten Rezeptors-γ und vermehrte Translokation des Transkriptionsfaktors AP-1 in den Nukleus in mPECs von End.LepR-KO und übergewichtigen End.LepR-WT Mäusen wurde als möglicher Mechanismus identifiziert, wie die (funktionelle) LepR-Deletion zur ET-1-Überexpression beigetragen haben könnte. Insgesamt heben die Ergebnisse die Bedeutung einer intakten endothelialen Leptin-Signaltransduktion bei der Limitierung der Neointimabildung hervor und weisen darauf hin, dass Übergewicht mit einer endothelialen Leptin-Resistenz einhergeht. ET-1 wurde als möglicher parakriner Mediator der vaskulären Komplikationen bei Übergewicht und potentieller therapeutischer Angriffspunkt zur Kontrolle der Proliferation glatter Muskelzellen nach Gefäßverletzung identifiziert. Obesity is associated with elevated circulating levels of the adipocyte hormone leptin and hypothalamic leptin resistance. Clinical studies identified elevated serum leptin levels as an independent risk factor for cardiovascular disease. Leptin receptors (LepR) are expressed on endothelial and smooth muscle cells, and experimental studies have shown that hyperleptinemia or exogenous leptin promote neointima formation. The aim of this work was to distinguish the different roles of endothelial- and smooth muscle cell-mediated LepR signaling on vascular wound healing and to determine whether the neointima hyperplasia observed in obesity develops as a consequence of the chronic hyperleptinemia and activated leptin signaling or is the result of vascular leptin resistance. Mice with loxP-flanked LepR allels were mated with mice expression Cre recombinase under control of the inducible endothelial receptor tyrosine kinase (Tie2) promotor or smooth muscle myosin heavy chain (SMMHC) promotor. Endothelial (End.LepR) or smooth muscle cell (SMC.LepR)-specific LepR gene excision was induced by tamoxifen-containing chow, obesity was induced by feeding mice a high fat diet. Neointima formation at the carotid artery was examined after ferric chloride-induced vascular injury. Morphometric quantification of the leasons revealed significantly increased intimal hyperplasia, neointimal cellularity and proliferation in End.LepR knockout (KO) mice, and a similar vascular phenotype was also observed in obese, hyperleptinemic End.LepR wildtype (WT) mice. In contrast SMC.LepR-KO was associated with medial hyperplasia, but did not affect neointima size or lumen stenosis. Analysis of primary pulmonary endothelial cells (mPECs) from End.LepR-KO and obese End.LepR-WT mice confirmed abrogated leptin-induced phosphorylation of the transcription factor STAT3. Quantitative PCR and immunofluorescence analysis revealed significantly increased expression of endothelin-1 (ET-1) in endothelial cells from LepR-deficient and obese leptin-resistant mice. Elevated ET-1 secretion in medium conditioned with mPEC from LepR-deficient mice was confirmed using ELISA, whereas ET(A/B) receptor antagonists significantly diminished their paracrine effects on murine smooth muscle cell proliferation. Reduced expression of peroxisome proliferator-activated receptor-γ and increased translocation of the transcription factor AP-1 into the nucleus in mPECs from End.LepR-KO and obese End.LepR-WT mice has been identified as a potential mechanism whereby (functional) LepR deletion may have contributed to ET-1 overexpression. Overall, the results highlight the importance of intact endothelial leptin signaling in the limitation of neointima formation and suggest that obesity represents a state of endothelial leptin resistance. ET-1 has been identified as a potential paracrine mediator of vascular complications in obesity, which may represent a therapeutic target to control smooth muscle cell proliferation following vascular injury.
DDC-Sachgruppe:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Veröffentlichende Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Organisationseinheit:	FB 04 Medizin FB 10 Biologie
Veröffentlichungsort:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-2845
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000018918
Version:	Original work
Publikationstyp:	Dissertation
Nutzungsrechte:	Urheberrechtsschutz
Informationen zu den Nutzungsrechten:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Umfang:	XII, 177 Seiten
Enthalten in den Sammlungen:	JGU-Publikationen