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Ein neues Mausmodell zur Untersuchung der arteriellen Regeneration in der plastischen und rekonstruktiven Chirurgie
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Published: | September 3, 2014 |
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Hintergrund: Die arterielle Versorgung von Geweben beeinflusst entscheidend ihr Perfusion und damit die Antwort auf kritische Ischämien. Intakte arterielle Gefäße und ein funktioneller Gefäßbaum sind die Voraussetzung für Geweberegeneration. In der Wundheilung, Hautregeneration und bei Lappenplastiken sind die Modellierungs- und Anpassungsvorgänge des arteriellen Gefäßsystems noch nicht umfassend verstanden und wichtige Fragen, wie den Ursprung von Gefäßen, aus der Umgebung des Empfängergewebes, dem transplantiertem Gewebe, oder beidem, sind noch offen. Ob die Arteriogenese in der Geweberegeneration im adulten Organismus äquivalent zur Organentwicklung verläuft und wie Prozesse der arteriellen Gefäßregeneration gesteuert werden können, genetisch oder medikamentös, ist nicht geklärt.
Unser Ziel war es ein genetisches Mausmodell zu generieren um spezifische Fragen der Gefäßbiologie- und Organisation in regenerierenden Geweben und nach Gewebetransplantation zu untersuchen.
Das BMX-Gen kodiert eine Tec Tyrosin Kinase, die selektiv im arteriellen Endothel exprimiert und während der Arteriogenese stark induziert wird.
Wir haben genetisch modifizierte Mäuse generiert, in denen das LacZ Reportergen vom Promotor des BMX-Gens getrieben im adulten Organismus induzierbar exprimiert wird. Dies ermöglicht LacZ Expression in bereits bestehenden sowie in neu wachsenden Arterien zu verfolgen. Die selektive Expression des LacZ Reporters wird hierbei durch die Gabe von Tamoxifen gesteuert. Damit wurde ein neues Mausmodel generiert, das eine verlässliche Visualisierung des arteriellen Gefäßbaums und damit ein genetisches Monitoring des arteriellen Gefäßwachstums erlaubt.
Methoden: Bmx(PAC)-CreERT2 transgene Mäuse, die die Cre Mutante selektiv im Endothel von Arterien exprimieren wurden mit dem Rosa26R LacZ Reporter-Mausstamm verpaart. Durch Tamoxifen Injektion wird durch die Cre-Recombination ein Stop Codon im Rosa Lokus eliminiert und dadurch LacZ Expression induziert.
12-Wochen alte Mäuse, die den Tamoxifen-induzierbaren, Arterien-spezifischen LacZ Reporter exprimieren wurden durch Genotypisierung identifiziert und Tamoxifen über 5 Tage injiziert. Organe und Gewebe wurden mit Paraformaldehyd Perfusions-fixiert und in toto (Gehirn, Skelettmuskel, Herz, Haut) oder als Gewebeschnitte mit β-Galaktosidase inkubiert. Die Identifizierung von histologischen Strukturen erfolgte durch die Co-Färbung mit Haematoxylin/Eosin von Gewebeschnitten.
Ergebnis: Die β-gal Färbung von Organen oder Gewebeschnitten aus Mäusen, die LacZ unter der Kontrolle des Tamoxifen-induzierten Bmx-Promoter exprimieren, zeigte eine robustes arterielles Expressionsmuster des Reportergens. Die Co-Färbung mit Haematoxylin/Eosin in Gewebeschnitten bestätigte eine selektive Expression im Endothel von Arterien, während das Signal in keinem anderen Zelltyp, insbesondere nicht in Kapillaren oder Venen nachweisbar war.
Diskussion und Conclusio: Wir haben damit ein Mausmodell generiert und charakterisiert, dass die spezifische Identifizierung und Untersuchung von Arterien in Geweben erlaubt. Das Arterien-spezifische Expressionsmuster stellt dabei ein neues Werkzeug zur Untersuchung des Arterienwachstums und der Arterienregeneration in Geweben dar. Insbesondere die Dynamik der Arterienregeneration in der Wundheilung, Haut- und lappenplastischen Gewebetransplantation kann damit mechanistisch untersucht werden und unterstützende genetische Faktoren oder topische Reagenzien der Gefäßregeneration identifiziert werden.
Abbildung 1 [Abb. 1]