Vaskularisierung peritonealer Endometrioseherde durch Homing zirkulierender endothelialer Progenitorzellen – ein neuer Pathomechanismus der Endometriose

Please use this identifier to cite or link to this item: doi:10.22028/D291-27555 | Title: | Vaskularisierung peritonealer Endometrioseherde durch Homing zirkulierender endothelialer Progenitorzellen – ein neuer Pathomechanismus der Endometriose | | Author(s): | Giebels, Christian | | Language: | German | | Year of Publication: | 2016 | | Place of publication: | Homburg/Saar | | SWD key words: | Endometriose Vorläuferzelle | | DDC notations: | 610 Medicine and health | | Publikation type: | Dissertation | | Abstract: | Die Endometriose zählt zu den häufigsten gynäkologischen Erkrankungen bei Frauen im geschlechtsreifen Alter. Histopathologisch ist die Endometriose definiert durch das Vorhandensein von funktionsfähigem Endometrium außerhalb der Gebärmutterhöhle, welches durch retrograde Menstruation in die Bauchhöhle gelangt und dort anwächst. Die Endometriose ist eine der Hauptursachen für unerfüllten Kinderwunsch. Endometriose-Patientinnen leiden häufig unter zyklusabhängigen Unterleibschmerzen. In den meisten Fällen ist bis zur endgültigen Diagnosestellung eine aufwendige Diagnostik bis hin zur operativen Bauchspiegelung notwendig. Eine wesentliche Voraussetzung für das Überleben von Endometrioseherden in der Bauchhöhle ist die Angiogenese, d.h. die Gefäßneubildung aus bereits bestehenden Gefäßen. Durch das Einwachsen neuer Gefäße in die Herde werden diese mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt. Ein weiterer Mechanismus, der zur Ausbildung neuer Gefäße beiträgt, ist die Vaskulogenese, d.h. der Einbau von endothelialen Vorläuferzellen (endothelial progenitor cells, EPCs) in das Endothel der Gefäße. Bisher ist jedoch noch völlig ungeklärt, ob dieser Mechanismus auch bei der Endometriose von Bedeutung ist. Um dies zu untersuchen, wurden in der vorliegenden Arbeit peritoneale Endometrioseherde in bestrahlten FVB/N-Mäusen induziert, denen zuvor das Knochenmark von FVB/N-TgN (Tie2/green fluorescent protein [GFP]) 287 Sato-Mäusen durch Injektion über die Schwanzvene transplantiert wurde. Die Rekrutierung GFP-positiver EPCs in diesen Endometrioseherden und deren Vaskularisierung wurde anschließend mit Hilfe intravitaler Fluoreszenzmikroskopie und immunhistochemischer Techniken über einen Zeitraum von vier Wochen analysiert. Mittels durchflusszytometrischer Untersuchungen konnte weiterhin die Anzahl stem cell antigen (Sca)-1/vascular endothelial growth factor receptor (VEGFR)-2 positiver EPCs im Blut und in hämatopoetischen Organen wie Milz und Knochenmark von zusätzlich operierten Endometriose- und Kontrollmäusen bestimmt werden. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass circa 15% der Zellen des Gefäßendothels in den induzierten peritonealen Endometrioseherden GFP-positiv waren. Diese EPCs wurden mit zunehmender Vaskularisierung der Herde in die neuen Gefäße integriert, was mit einer vermehrten Expression des Zytokins stromal cell derived factor (SDF)-1 einher ging. Allerdings war die Anzahl von EPCs im Blut, im Knochenmark und in der Milz von Mäusen mit peritonealen Endometrioseherden im Vergleich zu sham-operierten Kontrollmäusen nicht erhöht. Basierend auf diesen Ergebnissen wurden in einem weiteren Teil der Arbeit knochenmarksubstituierte Tiere mit Endometrioseherden über einen Zeitraum von zwei Wochen mit dem SDF-1/chemokine receptor type (CXCR) 4-Antagonisten AMD3100 behandelt. Dies resultierte in einer signifikant reduzierten Anzahl rekrutierter EPCs in den Endometrioseherden. Infolgedessen wiesen diese Herde auch eine verschlechterte Vaskularisierung auf. Zusammenfassend konnte in der vorliegenden Arbeit erstmalig gezeigt werden, dass die Vaskulogenese, d.h. die Neubildung von Gefäßen aus EPCs, ein wesentlicher neuer Mechanismus in der Pathogenese der Endometriose ist. Endometriosis is one of the most common gynecological diseases in women of reproductive age. Endometriosis is defined by the presence of functional endometrium outside the uterine cavity, which reaches the abdominal cavity by retrograde menstruation. Endometriosis is one of the major causes of female infertility. Endometriosis patients often suffer from cycle-dependent abdominal pain. In most cases, a complex diagnostic investigation up to a diagnostic laparoscopy is necessary to set the final diagnosis. An essential prerequisite for the survival of endometriotic lesions in the abdominal cavity is angiogenesis, i.e. the development of new blood vessels from pre-existing ones. The ingrowing blood vessels supply the lesions with oxygen and nu-trients. Another mechanism, which contributes to the formation of new blood vessels, is vasculogenesis, i.e. the incorporation of endothelial progenitor cells (EPCs) in the endothelium of blood vessels. However, it is still unclear whether this mechanism is also important in the pathogenesis of endometriosis. To investigate this in the present study, peritoneal endometriotic lesions were induced in irradiated FVB/N mice, which were reconstituted with the bone marrow from FVB/N-TgN (Tie2/green fluorescent protein [GFP]) 287 Sato mice by injection via the tail vein. The recruitment of GFP-positive EPCs in these endometriotic lesions and their vascularization were analyzed using intravital fluorescence microscopy and immunohistochemical techniques over a period of four weeks. Moreover, the number of stem cell antigen (Sca)-1/vascular endothelial growth factor receptor (VEGFR)-2 positive EPCs was assessed in the blood and hematopoietic organs, such as spleen and bone marrow, in additional mice with endometriotic lesions and control mice by flow cytometry. The results of this thesis show that approximately 15% of all endothelial cells in the induced peritoneal endometriotic lesions were GFP-positive. These EPCs were integrated in the new vessels during vascularization of the lesions, which was associated with an increased expression of the cytokine stromal cell derived factor (SDF)-1. However, the number of EPCs in blood, bone marrow and spleen of mice with peritoneal endometriotic lesions was not increased when compared to shamoperated control mice. Based on these results, additional bone marrow-substituted animals with endometriotic lesions were treated over a period of two weeks with the SDF- 1/chemokine receptor type (CXCR) 4 antagonist AMD3100. This resulted in a significantly reduced number of recruited EPCs in the endometriotic lesions. Consequently, these lesions also showed an impaired vascularization. In summary, the present study indicates for the first time that vasculogenesis, i.e. the formation of new vessels from EPCs, represents an important novel mechanism in the pathogenesis of endometriosis. | | Link to this record: | urn:nbn:de:bsz:291-scidok-ds-275550 hdl:20.500.11880/27225 http://dx.doi.org/10.22028/D291-27555 | | Advisor: | Solomayer, Erich-Franz | | Date of oral examination: | 25-Aug-2017 | | Date of registration: | 30-Nov-2018 | | Faculty: | M - Medizinische Fakultät | | Department: | M - Chirurgie | | Collections: | SciDok - Der Wissenschaftsserver der Universität des Saarlandes | Files for this record: | File | Description | Size | Format | | |---|---|---|---|---| | Vaskularisierung peritonealer Endometrioseherde.pdf | 3,07 MB | Adobe PDF | View/Open | Items in SciDok are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.