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Interaktion von gewebsständigen CX3CR1+-Zellen mit neutrophilen Granulozyten bei steriler Inflammation in vivo
Interaktion von gewebsständigen CX3CR1+-Zellen mit neutrophilen Granulozyten bei steriler Inflammation in vivo
Die hier vorliegende Arbeit analysiert die Interaktion von gewebsständigen CX3CR1+-Zellen mit neutrophilen Granulozyten unter der Bedingung einer sterilen Inflammation in vivo. Durch das 2-Photonen-Mikroskop wurde im Ohrmodell der Maus ein Gewebeschaden in der Nähe einer postkapillären Venole mittels eines Lasers erzeugt, der eine sterile Entzündung im interstitiellen Raum hervorruft. Dadurch wird eine spezifische Immunreaktion angestoßen, die über einen Zeitraum von bis zu sieben Stunden in dreidimensionalen Videoaufnahmen festgehalten und im Anschluss ausgewertet werden kann. In sterilen Entzündungsprozessen nimmt das Zusammenspiel neutrophiler Granulozyten und gewebsständiger Makrophagen eine Schlüsselrolle in der Entzündungskaskade ein. Über den genauen Ablauf dieser interstitiellen Zellinteraktionen ist bisher nur wenig bekannt. Durch diese Arbeit konnte gezeigt werden, dass gewebsständige CX3CR1+-Zellen unter Einfluss einer sterilen Entzündung Zellausläufer ausbilden. Mit diesen treten sie mit neutrophilen Granulozyten in Kontakt, die zum Ort der Entzündung migrieren. Durch diese Interaktion migrierten sie vom Laserschaden weg und der Einstrom der Neutrophilen zum Nekrosefokus wurde unterbunden. Durch Depletion der Neutrophilen wurde eine verstärkte Dendritenbildung der gewebsständigen Makrophagen beobachtet. In weiteren Versuchen unter Verwendung des HMGB1 Antagonisten BoxA konnte eine Unterdrückung der Dendritenbildung erreicht werden und mit Gabe von dsHMGB1 eine verstärkte Bildung der Zellfortsätze gesehen werden. Um die Herkunft der dendritenbildenden gewebsständigen CX3CR1+-Zellen zu bestimmen, wurden Knochenmarkchimären erstellt, durch die die Abstammung aus gewebsständigen Zellen gezeigt werden konnte. Durch die immunhistologische Analyse konnte nachgewiesen werden, dass die Hälfte der Zellen mit Dendritenbildung die Oberflächenmoleküle F4/80 und CD11c exprimieren. Im Clec-Cre;Rosa26-tomato;CX3CR1GFP-Modell konnten gewebsständige CX3CR1+/Clec9a--Zellen im Zusammenspiel mit dendritischen Zellen als die führende dendritenbildende Zellpopulation herausgearbeitet werden. Die in dieser Arbeit gewonnen Erkenntnisse der Pathomechanismen der sterilen Entzündungsprozesse könnten zu neuen Ansätzen für die Entwicklung von Immunsuppressiva und antiinflammatorischen Therapien für kardiovaskuläre Erkrankungen führen., In vivo interaction of tissue resident CX3CR1+ cells with neutrophils in sterile inflammation This thesis analysed the in vivo interaction of tissue resident CX3CR1+ cells with neutrophils in the background of sterile inflammation. A laser injury was placed in the mouse skin close to a postcapillary venule with the help of intravital 2-photon microscopy which simulated a sterile tissue injury. Using 3D video recordings the reaction of the immune system was captured for up to seven hours. The interplay of neutrophils and tissue resident macrophages plays a key role in the processes of sterile inflammation, but the mechanisms of cell-cell interactions are still unknown. Under condition of sterile inflammation this work showed that tissue resident CX3CR1+ macrophages have the ability to form dendrites and interact with migrating neutrophils. Interacting neutrophils were guided away from the laser injury. Enhanced and earlier dendrite formation was noticed after neutrophils were depleted. Dendrite formation was inhibited by theHMGB1 antagonist BoxA and enhanced after dsHMGB1 injection. Bone marrow transplantations showed that dendrite forming tissue resident CX3CR1+ macrophages are radioresistant and potentially originate from the bone marrow but have a low turnover rate. Immunhistochemical stainings revealed that half of dendrite forming tissue resident CX3CR1+ cells express macrophage marker F4/80 and the dendritic cell marker CD11c. In vivo studies of Clec9a-CX3CR1GFP mouse model showed dendrite formation of tissue resident CX3CR1+/Clec9a- cells. In summary, these results can lead to new therapeutic approaches in the development of immunosuppressives and antiinflammatory therapies in cardiovascular diseases.
macrophages, sterile inflammation, neutrophils, cardiovascular diseases
Boda, Annegret
2019
German
Universitätsbibliothek der Ludwig-Maximilians-Universität München
Boda, Annegret (2019): Interaktion von gewebsständigen CX3CR1+-Zellen mit neutrophilen Granulozyten bei steriler Inflammation in vivo. Dissertation, LMU München: Faculty of Veterinary Medicine
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Abstract

Die hier vorliegende Arbeit analysiert die Interaktion von gewebsständigen CX3CR1+-Zellen mit neutrophilen Granulozyten unter der Bedingung einer sterilen Inflammation in vivo. Durch das 2-Photonen-Mikroskop wurde im Ohrmodell der Maus ein Gewebeschaden in der Nähe einer postkapillären Venole mittels eines Lasers erzeugt, der eine sterile Entzündung im interstitiellen Raum hervorruft. Dadurch wird eine spezifische Immunreaktion angestoßen, die über einen Zeitraum von bis zu sieben Stunden in dreidimensionalen Videoaufnahmen festgehalten und im Anschluss ausgewertet werden kann. In sterilen Entzündungsprozessen nimmt das Zusammenspiel neutrophiler Granulozyten und gewebsständiger Makrophagen eine Schlüsselrolle in der Entzündungskaskade ein. Über den genauen Ablauf dieser interstitiellen Zellinteraktionen ist bisher nur wenig bekannt. Durch diese Arbeit konnte gezeigt werden, dass gewebsständige CX3CR1+-Zellen unter Einfluss einer sterilen Entzündung Zellausläufer ausbilden. Mit diesen treten sie mit neutrophilen Granulozyten in Kontakt, die zum Ort der Entzündung migrieren. Durch diese Interaktion migrierten sie vom Laserschaden weg und der Einstrom der Neutrophilen zum Nekrosefokus wurde unterbunden. Durch Depletion der Neutrophilen wurde eine verstärkte Dendritenbildung der gewebsständigen Makrophagen beobachtet. In weiteren Versuchen unter Verwendung des HMGB1 Antagonisten BoxA konnte eine Unterdrückung der Dendritenbildung erreicht werden und mit Gabe von dsHMGB1 eine verstärkte Bildung der Zellfortsätze gesehen werden. Um die Herkunft der dendritenbildenden gewebsständigen CX3CR1+-Zellen zu bestimmen, wurden Knochenmarkchimären erstellt, durch die die Abstammung aus gewebsständigen Zellen gezeigt werden konnte. Durch die immunhistologische Analyse konnte nachgewiesen werden, dass die Hälfte der Zellen mit Dendritenbildung die Oberflächenmoleküle F4/80 und CD11c exprimieren. Im Clec-Cre;Rosa26-tomato;CX3CR1GFP-Modell konnten gewebsständige CX3CR1+/Clec9a--Zellen im Zusammenspiel mit dendritischen Zellen als die führende dendritenbildende Zellpopulation herausgearbeitet werden. Die in dieser Arbeit gewonnen Erkenntnisse der Pathomechanismen der sterilen Entzündungsprozesse könnten zu neuen Ansätzen für die Entwicklung von Immunsuppressiva und antiinflammatorischen Therapien für kardiovaskuläre Erkrankungen führen.

Abstract

In vivo interaction of tissue resident CX3CR1+ cells with neutrophils in sterile inflammation This thesis analysed the in vivo interaction of tissue resident CX3CR1+ cells with neutrophils in the background of sterile inflammation. A laser injury was placed in the mouse skin close to a postcapillary venule with the help of intravital 2-photon microscopy which simulated a sterile tissue injury. Using 3D video recordings the reaction of the immune system was captured for up to seven hours. The interplay of neutrophils and tissue resident macrophages plays a key role in the processes of sterile inflammation, but the mechanisms of cell-cell interactions are still unknown. Under condition of sterile inflammation this work showed that tissue resident CX3CR1+ macrophages have the ability to form dendrites and interact with migrating neutrophils. Interacting neutrophils were guided away from the laser injury. Enhanced and earlier dendrite formation was noticed after neutrophils were depleted. Dendrite formation was inhibited by theHMGB1 antagonist BoxA and enhanced after dsHMGB1 injection. Bone marrow transplantations showed that dendrite forming tissue resident CX3CR1+ macrophages are radioresistant and potentially originate from the bone marrow but have a low turnover rate. Immunhistochemical stainings revealed that half of dendrite forming tissue resident CX3CR1+ cells express macrophage marker F4/80 and the dendritic cell marker CD11c. In vivo studies of Clec9a-CX3CR1GFP mouse model showed dendrite formation of tissue resident CX3CR1+/Clec9a- cells. In summary, these results can lead to new therapeutic approaches in the development of immunosuppressives and antiinflammatory therapies in cardiovascular diseases.