Charakterisierung einer Knockout-Maus für LRIG2

Zettler, Silja (2019): Charakterisierung einer Knockout-Maus für LRIG2. Dissertation, LMU München: Tierärztliche Fakultät

Abstract

Charakterisierung einer Knockout Maus für LRIG2 In der vorliegenden Dissertation wurde eine Knockout Mauslinie für das Protein LRIG2 generiert und charakterisiert. Der Verlust von LRIG2 führte in den Mäusen zu Veränderungen im Ösophagus, in der Harnblase und im weißen Fettgewebe. Diese Veränderungen lassen Rückschlüsse auf die Funktion von LRIG2 in diesen Organen und Geweben zu. Das Protein LRIG2 ist ein Mitglied der LRIG-Familie. Es ist ein Glykoprotein mit einem Molekulargewicht von 132 kDA. LRIG2 wird in den einzelnen Organen und Geweben unterschiedlich stark exprimiert. Bisher konnte in allen untersuchten Organen eine Expression von LRIG2 nachgewiesen werden. LRIG2 kann als positiver Regulator von verschiedenen Rezeptor-Tyrosinkinasen und in Tumoren sowohl als Tumorsuppressor wie auch als Onkoprotein agieren. LRIG2 unterscheidet sich von LRIG1 dadurch, dass dieses als negativer Regulator von Rezeptor-Tyrosinkinase identifiziert wurde. LRIG3 hingegen kann sowohl als positiver als auch negativer Regulator auftreten. Die ubiquitären Knockout Mäuse wurden über Stammzellinjektion in Blastozysten generiert. Der Verlust von Lrig2 ließ sich auf RNA Ebene bestätigen. Verglichen mit den Kontrolltieren starben in den ersten 24 Std. 25 % der neugeborenen LRIG2-KO Mäuse. Die Knockout Mäuse zeigten ab der ersten Lebenswoche ein verringertes Körpergewicht, das nicht mit der reduzierten Körpergröße korrelierte. Das geringe Körpergewicht ließ sich auf einen geringeren Körperfettanteil zurückführen. Die subkutanen, testikulären und abdominalen Fettgewebe waren absolut und relativ signifikant reduziert. Zusätzlich wurde ein erhöhtes Organgewicht bei der Speiseröhre und der Harnblase festgestellt. Der Ösophagus von adulten LRIG2-KO Mäusen zeigte eine Dilatation und eine Verdickung der Tunica Muscularis im abdominalen Teil. Trotz Megaösophagus blieb die Nahrungsaufnahme unbeeinflusst. Es ließen sich Parallelen zu der Achalasie des Menschen zeigen. In neugeborenen Knockout Mäusen war die Speiseröhre noch unverändert und die Trachea und Lunge zeigten auch keine Veränderungen. Eine Aspirationspneumonie, als Ursache für die erhöhte Mortalität in den ersten 24 Std., konnte ausgeschlossen werden. Adulte LRIG2-KO Mäuse zeigten eine Vergrößerung der Harnblase mit gleichzeitiger, erhöhter Zellproliferation und Apoptose. Die Harnblasenveränderungen zeigen Parallelen zum Urofazialen Syndrom des Menschen auf, bei dem häufig eine biallelische Mutation im LRIG2-Gen nachgewiesen wird. Die weißen Fettdepots der LRIG2-KO Mäuse waren signifikant reduziert. Die Adipozytengröße war verringert und es fanden sich Areale mit multivakuolären Fettzellen. Eine erhöhte UCP1 Expression lag im abdominalen Fettgewebe der LRIG2-KO Mäuse vor, die mit Kontrolldiät gefüttert wurden. Es ließ sich eine reduzierte Lipideinlagerung dokumentieren. Als Ursache der Veränderungen im Fettgewebe konnten eine reduzierte Futteraufnahme und Verdaulichkeit im Darm ausgeschlossen werden. Ebenso waren Blut- und Plasmawerte ohne Befund. Ein Körpertemperaturunterschied konnte ebenfalls nicht festgestellt werden. Der Verlust des LRIG2-Proteins führt zur Entwicklung von beigen Adipozyten, die Lipide und Glukose zur Wärmeproduktion verstoffwechseln, wodurch die Mäuse vor Adipositas geschützt sind. Die erhöhte Mortalität neugeborener LRIG2 KO Mäuse während der ersten 24 Stunden könnte durch einen erhöhten Anteil an braunen / beigen Fettgewebe mit einem Anstieg des Energieverbrauchs erklärt werden. Das Protein könnte an der Lipidresorption in den Adipozyten oder an der Adipozytendifferenzierung beteiligt sein. Es könnte ebenfalls als Regulator der Zellproliferation agieren und somit einen Einfluss auf die Zelldifferenzierung haben. Alle erzielten Ergebnisse weisen darauf hin, dass LRIG2 für die Fettspeicherung in Fettzellen, und für die Differenzierung von Adipozyten wichtig ist. Zusammenfassend zeigt die vorliegende Arbeit, dass der Verlust von LRIG2 zu Veränderungen im weißen Fettgewebe, Ösophagus und der Harnblase führt. Weitere Analysen wären allerdings notwendig, um die Funktion von LRIG2 endgültig zu klären. Durch seine Wirkung auf die Lipideinlagerung und Zellproliferation rückt LRIG2 stark in den Fokus der Adipositasforschung.

Abstract

Characterization of a knockout mouse for LRIG2 In this doctoral thesis a knockout mouse line for LRIG2 was generated and characterized. The knockout mice show changes in the esophagus, urinary bladder and adipose tissue. Based on these changes conclusions are drawn concerning the function of LRIG2 in these organs. The LRIG2 protein is a member of the LRIG family. This glycoprotein has a molecular weight of 132 kDa. LRIG2 is expressed in different levels in the individual organs and tissues. Hitherto an expression has been detected in all organs examined. LRIG2 can act as a positive regulator of the receptor tyrosine kinases and in tumors as a tumor suppressor as well as an oncoprotein. LRIG2 differs from LRIG1, which has been identified as a negative regulator of receptor tyrosine kinases. LRIG3 can act both as a positive as well a negative regulator. The ubiquitous knockout mice were generated via stem cell injection into blastocysts. The loss of Lrig2 was detected on the RNA level. Compared to control animals, 25 % of the newborn LRIG2-KO mice died in the first 24 hours. From the 1st week of life, the knockout mice showed a reduced body weight, which did not correlate with the reduced body size. The low body weight could be attributed to a lower body fat percentage. The subcutaneous, testicular and abdominal adipose tissues were absolutely and relatively significantly reduced. Additionally, an increased organ weight was found in case of the esophagus and the bladder. The esophagus of adult LRIG2-KO mice was dilated and the tunica muscularis was thickened in the abdominal part. The megaesophagus did not affect the mice’s food intake. There were parallels to achalasia in humans. In newborn knockout mice, the esophagus was unaffected, and neither trachea nor lungs showed any morphological changes. Hence, the increased mortality within the first 24 hours was not caused by an aspiration pneumonia. Adult LRIG2-KO mice displayed an enlargement of the urinary bladder with an increased cell proliferation and apoptosis. The bladder changes show parallels to the urofacial syndrome in humans, which can exhibit a biallelic mutation of the LRIG2 gene. The white fat depots of LRIG2-KO mice were significantly reduced. The adipocyte size was reduced and areas with multivacuolar fat cells were found. An increased UCP1 expression was present in the abdominal adipose tissue of LRIG2-KO mice receiving control diet. Reduced lipid storage was recorded. A reduced feed intake and digestibility in the intestine could be excluded as a cause of the adipose tissue changes. The blood and plasma values were without pathological findings. Also, a change in body temperature could not be determined. The knockout of LRIG2 leads to the development of beige adipocytes, which metabolize lipids and glucose for heat production and thereby protect mice against obesity. The increased mortality of newborn LRIG2-KO mice during the first 24 hours might be explained by the increased proportion of brown / beige adipose tissue cells with an increase in energy consumption. Hereto, further investigations must be carried out. Up to now, no certain statement can be made about the occurrence and the function of LRIG2 in white adipose tissue. The protein might be involved in lipid absorption in the adipocytes or in adipocyte differentiation. It could act as a regulator of cell proliferation and influence the cell differentiation. All findings indicate that LRIG2 has a function in fat storage of adipocytes. In summary, this doctoral thesis showed that LRIG2 plays an essential role in different cell tissues. Further analyses regarding white adipose tissue, smooth muscles and the nervous system must be obtained. Furthermore, in vitro analyses may confirm the hypothesis that LRIG2 is “key” for the lipid storage in adipocytes. Based on its effect on lipid storage and cell proliferation, LRIG2 is pivotal for obesity research.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Themengebiete: 500 Naturwissenschaften und Mathematik ; 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 590 Tiere (Zoologie)
• Fakultäten: Tierärztliche Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Deutsch
• Datum der mündlichen Prüfung: 25. Februar 2019
• 1. Bericht­erstatter:in: Dahlhoff, Maik