Die Charakterisierung der Auswirkung der Abwesenheit des Cold-inducible RNA-binding proteins (CIRP) auf die Ischämie-induzierte Angiogenese und auf das assoziierte inflammatorische Mikromilieu

Kübler, Matthias Constantin (2026): Die Charakterisierung der Auswirkung der Abwesenheit des Cold-inducible RNA-binding proteins (CIRP) auf die Ischämie-induzierte Angiogenese und auf das assoziierte inflammatorische Mikromilieu. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine

Abstract

Die Dysregulation der Neubildung von Kapillaren im adulten Individuum spielt eine entscheidende Rolle in der Pathophysiologie verschiedener akuter und chronischer Krankheiten. Während eine insuffiziente Angiogenese chronische Wundheilungsstörungen verursacht, kann eine übermäßige Kapillarproliferation im Rahmen von bösartigen Tumorkrankheiten deren Wachstum und hämatogene Metastasierung vereinfachen. Die Regulation der Förderung und Hemmung der Angiogenese spielt daher eine entscheidende Rolle bei der Entstehung diverser Krankheiten und der Entwicklung von entsprechenden Therapien. Die Beeinflussung des inflammatorischen Mikromilieus kann hierbei als Ansatzpunkt zur Regulierung der Angiogenese dienen. Die Untersuchung verantwortlicher Faktoren, die das Wachstum der Mikrozirkulation hemmen oder fördern, ist somit bei der Entwicklung von Therapien für eine breite Palette an Krankheiten äußerst relevant. Bei dem „cold-inducible RNA-binding protein” (dt. Kälte-induzierbares RNA bindendes Protein, CIRP) handelt es sich um ein Protein, welches intrazellulär als RNA-Chaperon und extrazellulär als proinflammatorisches Signalmolekül zur Initiierung und Aufrechterhaltung einer sterilen Entzündungsreaktion fungiert. Welchen Effekt die Abwesenheit von CIRP generell und eCIRP speziell auf die durch Ischämie ausgelöste Angiogenese, den einhergehenden Gewebeschaden und der assoziierten Leukozytenrekrutierung und -gewebsinfiltration hat, wurde erstmals in dieser Arbeit in vivo gezeigt. Hierfür wurde das Mausmodell der induzierten Hinterlauf-Ischämie von Limbourg et al. verwendet. Erstmals konnte gezeigt werden, dass CIRP und eCIRP defiziente Mäuse 7 Tage nach Femoralarterienligatur (FAL) einen verminderten Gewebeschaden gegenüber Kontrolltieren aufwiesen. Zusätzlich zeigten diese Tiere zum selben Zeitpunkt eine verstärkte Angiogenese. Dies wurde anhand einer gesteigerten proliferierenden Endothelzellanzahl insgesamt und einer erhöhten Kapillaren-pro-Muskelfaser-Ratio gegenüber den Kontrolltieren festgestellt. Auch konnte am 7. postoperativen Tag eine verminderte Leukozyteninfiltration in den CIRP und eCIRP defizienten Tieren identifiziert werden. Sie zeigten außerdem eine erniedrigte Anzahl an infiltrativen proinflammatorischen M1-like polarisierten Makrophagen, wohingegen die Anzahl an infiltrativen pro-regenerativen M2-like polarisierten Makrophagen erhöht war. Am 1. postoperativen Tag nach FAL zeigten CIRP- und eCIRP-defiziente Mäuse ebenfalls eine verminderte Dichte an in das ischämische Muskelgewebe infiltrierende Neutrophilen, welche ebenfalls weniger NETs ausbildeten. Anhand dieser Ergebnisse kann abschließend geschlussfolgert werden, dass die Abwesenheit von CIRP und eCIRP zu einem verminderten Gewebeschaden, einer verstärkten Angiogenese und einem insgesamt pro-angiogenen inflammatorischen Mikromilieu führte. Welche Rolle in diesem Zusammenhang iCIRP spielt und ob weitere Faktoren neben der Veränderung des Entzündungsgeschehens ebenfalls positiv die Angiogenese von CIRP defizienten Mäusen beeinflussen, muss in weiteren Studien erforscht werden. Es lässt sich jedoch festhalten, dass es sich bei CIRP um einen Angiogenese regulierenden Faktor handelt, welcher in Zukunft als Ansatzpunkt für mögliche alternative konservative Therapiekonzepte im Bereich Angiogenese assoziierter Erkrankungen fungieren kann.

Abstract

The dysregulation of capillary proliferation in the adult individual plays a crucial role in the pathophysiology of various acute and chronic diseases. For example, insufficient angiogenesis can lead to chronic wound healing disorders, whereas excessive capillary proliferation in malignant tumors can facilitate their growth and hematogenous metastasis. The regulation of these mechanisms, the promotion and inhibition of angiogenesis, therefore plays a decisive role in the pathogenesis of various diseases and the development of corresponding therapies. Influencing the inflammatory microenvironment can serve as a starting point for the regulation of angiogenesis. Overall, the investigation of the factors responsible for inhibiting or promoting the growth of the microcirculation is therefore extremely relevant in the development of therapies for a wide range of diseases. The cold-inducible RNA-binding protein (CIRP) is a protein that acts intracellularly as an RNA chaperone and extracellularly as a pro-inflammatory signaling molecule to initiate and maintain a sterile inflammatory response. The effect of the absence of CIRP in general and eCIRP in particular on ischemia-induced angiogenesis, the accompanying tissue damage and the associated leukocyte recruitment and tissue infiltration was demonstrated in vivo for the first time in this study. The mouse model of induced hindlimb ischemia by Limbourg et al. was used for this purpose. For the first time, it was shown that CIRP and eCIRP deficient mice exhibited reduced tissue damage 7 days after femoral artery ligation (FAL) compared to control animals. In addition, they showed increased angiogenesis at the same time point. This was determined by an increased number of proliferating endothelial cells and an increased capillaries per muscle fiber ratio compared to control animals. Reduced leukocyte infiltration was also identified in the CIRP and eCIRP deficient animals on postoperative day 7. They also showed a decreased number of infiltrative pro-inflammatory M1-like polarized macrophages, whereas the number of infiltrative pro-regenerative M2-like polarized macrophages was increased. On postoperative day 1 after FAL, CIRP- and eCIRP-deficient mice also showed a reduced density of neutrophils infiltrating into the ischemic muscle tissue, which also formed fewer NETs. Based on these results, it can be concluded that the absence of CIRP and eCIRP led to reduced tissue damage, increased angiogenesis and an overall pro-angiogenic inflammatory microenvironment. What role iCIRP plays in this context and whether other factors besides the change in the inflammatory process also positively influence the angiogenesis in CIRP-deficient mice must be investigated in further studies. However, it can be stated that CIRP is an angiogenesis-regulating factor, which may serve as a starting point for possible further conservative therapy concepts in the field of angiogenesis-associated diseases in the future.

• Item Type: Theses (Dissertation, LMU Munich)
• Subjects: 600 Technology, Medicine; 600 Technology, Medicine > 610 Medical sciences and medicine
• Faculties: Faculty of Medicine
• Language: German
• Date of oral examination: 22. April 2026
• 1. Referee: Deindl, Elisabeth
• Signature of the printed copy: 0700/UMD 22826