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Identifizierung einer Subpopulation von Stammzellen mit embryonalem und frühem neuralen Phänotyp aus dem Knochenmark der Ratte

Autor :Steven Sauerzweig
Herkunft :OvGU Magdeburg, Fakultät für Naturwissenschaften
Datum :13.01.2009
 
Dokumente :
Dataobject from HALCoRe_document_00005883
 
Typ :Dissertation
Format :Text
Kurzfassung :Das Knochenmark stellt eine leicht zugängliche Quelle für adulte Stammzellen dar, die für einen Einsatz in multiplen zellbasierten Therapien geeignet zu sein scheinen. Einige wenige Studien der letzten Jahre deuteten die Existenz von pluripotenten Stammzellen innerhalb der Knochenmarkstammzellen (KMSZ) an. Als entscheidender Parameter dieser pluripotenten Stammzellen, die als MAP-, MIAMI- und VSEL-Zellen bezeichnet werden, gilt die Expression verschiedener embryonaler und gewebespezifischer Stammzellmarker. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Auswirkungen eines totalen Serumentzuges auf eine Subpopulation von bereits existierenden, kleinzelligen Nestin-positiven KMSZ (sog. A-KMSZ) aus der Ratte in vitro. Es konnte demonstriert werden, dass eine dreitägige Phase der Serumdeprivation zu einer Proliferation der A-KMSZ, verbunden mit einer Änderung ihrer Morphologie, Genexpression und ihres Immunphänotypes, führt. Die Tochterzellen, als Serumdeprivation-induzierte Knochenmarkstammzellen (SD-KMSZ) bezeichnet, verfügen über runde bzw. bipolare Somata, wie sie charakteristisch für neurale Stammzellen (NSZ) sind. Das Expressionsmuster der SD-KMSZ, sie sind Nestin-positiv und ko-exprimieren darüber hinaus GFAP (92 %) und S100β (91 %), ähnelt ebenfalls dem neuraler Stammzellen des Hippokampus und der Subventrikulärzone. Des Weiteren konnte in den SD-KMSZ die Expression der Pluripotenzgene Oct4 und SOX2 nachgewiesen werden. Wie qRT-PCR-Untersuchungen zeigten, induzierte die Serumdeprivation, bezogen auf die mRNS-Menge unter Basalbedingungen, einen Expressionsanstieg von Nestin (2,1fach), GFAP (5,7fach), S100β (1,8fach), Oct4 (6,3fach), SOX2 (37,8fach), c-myc (1,6fach) und klf4 (6,5fach). Wie andere Gruppen kürzlich zeigten, führt die Überexpression von Oct4, SOX2, c-myc und klf4 zur Transformation von adulten Fibroblasten in induzierte pluripotente Stammzellen (iPS cells). Man kann daher annehmen, dass die A-KMSZ und die von ihnen abstammenden SD-KMSZ, ähnlich wie MAP-, MIAMI- und VSEL-Zellen, Abkömmlinge einer Fraktion pluripotenter Stammzellen innerhalb des Knochenmarks sind und aus diesem Grund die genannten Pluripotenz- und NSZ-Marker aufweisen. Die Genese der SD-KMSZ könnte möglicherweise durch eine epigenetische Reprogrammierung ausgelöst werden, die durch den Serumentzug in Gang gesetzt wird. Der in dieser Arbeit beschriebene Expressionsanstieg einiger für die Pluripotenz von Stammzellen wichtiger Schlüsselgene ist ein wichtiger Beleg für eine solche Reprogrammierung. Möglicherweise stellt diese Reprogrammierung eine Strategie der Zellen dar, trotz der fehlenden Wachstumsfaktoren weiter zu proliferieren, um eventuell unter dem erneuten Einfluss von Faktoren wieder in spezialisierte Zellen auszudifferenzieren. Der komplette Entzug des Serums repräsentiert somit möglicherweise eine einfache, aber effiziente Möglichkeit, um pluripotente Stammzellen aus dem Knochenmark zu selektieren und in vitro anzureichern. Dieses Vorgehen könnte für zukünftige Transplantationsstrategien mit KMSZ von großer Bedeutung sein. Im Kontext eigener Transplantationsstudien im Tiermodell wurde für diese Arbeit in vitro die Langzeitstabilität einer Bromdesoxyuridin (BrdU)-Markierung an KMSZ untersucht. Es wurde gezeigt, dass es zur erwartungsgemäßen Fragmentierung des BrdU-Signals in Folge der Chromatidenaufteilung während des Zellzyklusses kommt. Darüber hinaus konnte erstmalig demonstriert werden, dass auch eine Ausschleusung der BrdU-Nukleotide aus dem Kern ins Zytoplasma stattfindet. Im zeitlichen Verlauf der Studie ließ sich in einer Vielzahl von KMSZ BrdU im Zytoplasma nachweisen. Auf welchen Mechanismen dieser Effekt beruht, ist nicht bekannt. Es ist zu vermuten, dass es sich um DNS-Reparaturprozesse handelt, die zur Entfernung der körperfremden Nukleotide führen. Zusammenfassend haben die Markierungsergebnisse gezeigt, dass BrdU nicht geeignet ist, um in vitro-markierte KMSZ 4 Wochen nach Transplantation im Empfängerorganismus wiederzufinden. Eine Untersuchung der Differenzierung transplantierter SD-KMSZ in vivo erfordert somit den Einsatz anderer Markierungstechniken bzw. die Kombination mit diesen.
Schlagwörter :Stammzellen; Knochenmark; Knochenmarkstammzellen; neural; embryonal; BrdU; Differenzierung
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Größe :142 S.
 
Erstellt am :19.02.2009 - 07:39:22
Letzte Änderung :22.04.2010 - 08:08:55
MyCoRe ID :HALCoRe_document_00005883
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