Podcasts about photonen mikroskopie

In der hier vorliegenden Arbeit wurden die Interaktionen von Thrombozyten und myeloiden Zellen im intravaskulären und interstitiellen Raum in vivo bei steriler Inflammation untersucht. Diese Analysen fanden mittels intravitaler 2-Photonen Mikroskopie im Mausmodell statt. Im Ohrmodell wurde mit Hilfe eines Lasers eine Gewebsverletzung gesetzt, die eine sterile Entzündung erzeugt. In den postkapillären Venolen konnte gezeigt werden, dass durch den Laserstimulus eine Rekrutierung und enge Interaktion zwischen Plättchen, neutrophilen Granulozyten und Monozyten/Makrophagen ausgelöst wird. Innerhalb der postkapillären Venolen fördern kurzzeitige Kontakte zwischen Thrombozyten und myeloiden Leukozyten die Transmigration und Aktivierung der neutrophilen Granulozyten und der Monozyten. Die beiden letzteren Zellpopulationen des angeborenen Immunsystems beeinflussen sich auch gegenseitig und treten an bestimmten Stellen bevorzugt ins Gewebe über. Innerhalb des interstitiellen Gewebes konnten Bereiche definiert werden, in denen unterschiedliche Leukozytenmigrationsmuster, abhängig von der Entfernung zur Verletzung, stattfanden. Diese verschiedenen Bewegungsmuster zeigen sich auch auf zellulärer und molekularer Ebene. Die myeloiden Zellen wiesen in dem entfernteren Bereich um die Verletzung eine zielgerichtetere Bewegung auf als in direkter Umgebung zur Nekrose. Dort zeigte sich eine ungerichtete Migration auf die Verletzung hin. Dies ist auch durch die Fraktalkin- Freisetzung der Fibroblasten beeinflusst, die Monozyten im Bereich der postkapillären Venolen zurück halten. Außerdem zeigte sich ein Einfluss des Danger- associated molecular patterns HMGB1 auf die Monozyten/Makrophagen, welches direkt um die Nekrosezone freigesetzt wird. Zudem setzen neutrophile Granulozyten Faktoren frei, die eine essentielle Rolle spielen für die Migration der Monozyten/ Makrophagen. Gewebsmakrophagen treten im interstitiellen Raum in Kontakt mit migrierenden neutrophilen Granulozyten und schwächen deren Reaktion. Dabei kommt es jedoch zu einer Aktivierung des Gewebsmakrophagen, die nach mehreren Kontakten mit neutrophilen Granulozyten beginnen sich zu bewegen. In dieser Arbeit konnten mehrere Interaktionen zwischen Thrombozyten, neutrophilen Granulozyten und Monozyten/ Makrophagen während einer sterilen Entzündung entdeckt werden, die zu neuen Therapieansätzen für Krankheiten wie Trauma, Schlaganfall und Herzinfarkt führen könnten.

Die vorliegende Arbeit untersuchte die Rolle der Perizyten bei steriler Inflammation. Bisher war in diesem Zusammenhang der Einfluss der Perizyten nicht bekannt, ebenso wenig ob und wie sie zu Entzündungsreaktionen beitragen. Weiterhin war der Einfluss der Perizyten auf die interstitielle Migration myeloider Zellen in vivo unerforscht. Hier konnte gezeigt werden, dass Perizyten durch eine Vielzahl von Rezeptoren wie TLR2, TLR4, TNFR1, FPR2 in der Lage sind inflammatorische Reize zu detektieren und daraufhin einen proinflammatorischen Phänotyp annehmen. Dieser ist durch die vermehrte Expression von NLRP3 sowie des Adhäsionsmoleküls ICAM-1 und die Sekretion von Chemokinen wie CXCL1, IL8 und CCL2 gekennzeichnet. Weiterhin wird das Chemokin-ähnliche Molekül MIF von aktivierten Perizyten sowohl sezerniert als auch an der Oberfläche präsentiert. Die ausgeschütteten Chemokine beeinflussen wiederum Monozyten und neutrophile Granulozyten durch ihre chemotaktische Wirkung. Auch konnte ein anti-apoptotischer sowie aktivierender Effekt der Perizyten auf neutrophile Granulozyten gezeigt werden, was die Überlebensdauer dieser Zellen im interstitiellen Gewebe signifikant verlängert. Anhand eines Mausmodells und der 2-Photonen Mikroskopie wurde gezeigt, dass Perizyten auch in vivo einen entscheidenden Beitrag zur Rekrutierung neutrophiler Granulozyten und Monozyten zur Inflammation leisten. Zum ersten Mal wurde die Interaktion myeloider Zellen mit Perizyten in vivo visualisiert und genauer charakterisiert. Diese Interaktion beeinflusst die interstitielle Migration neutrophiler Granulozyten und Monozyten abhängig davon, ob ein Stimulus für gerichtete oder ungerichtete Migration vorliegt. Es wurde deutlich, dass Perizyten sowohl einen chemotaktischen als auch einen haptotaktischen Reiz auf myeloide Leukozyten ausüben, was an einer Polarisierung der Zellen zu erkennen ist. Ebenso tragen sie durch die Interaktion zur Aktivierung der myeloiden Zellen in vivo bei. Diese Arbeit leistet demnach einen Beitrag zur genaueren Definition der Rolle von Perizyten bei steriler Inflammation. Hierfür wurden die zellulären und molekularen Mechanismen in vitro und die in vivo ablaufenden Prozesse bei der interstitiellen Migration myeloider Zellen genauer charakterisiert. Dabei konnten Perizyten als neuer Zelltyp identifiziert werden, der Gewebeschäden detektiert und aktiv zur akuten Entzündungsreaktion beiträgt indem er die Rekrutierung und Funktionalität myeloider Leukozyten unterstützt.

Metastasen sind die häufigsten bösartigen Hirntumore und gehen mit einer hohen Morbidität und Mortalität einher. Die steigende Inzidenz von Hirnmetastasen sowie die limitierten Therapieoptionen unterstreichen die Notwendigkeit der Entwicklung neuer, wirkungsvollerer Ansätze zur Prävention und Therapie dieser gravierenden Erkrankung. Da momentan im Wesentlichen lediglich Endpunktuntersuchungen vorliegen, sind viele Schritte des Metastasierungsprozesses noch wenig verstanden. In der vorliegenden Dissertation wurde daher ein neuartiges Tiermodell etabliert, welches erstmalig das qualitative und quantitative Studium der einzelnen Prozesse der Hirnmetastasierung erlaubte, vom Arrest der Tumorzellen in Blutkapillaren bis hin zum Wachstum einer großen Metastase. Dabei wurden individuelle, fluoreszierende Tumorzellen in Gehirnen lebender Mäuse über einen Zeitraum von Minuten bis Monaten mittels 2-Photonen-Mikroskopie in vivo verfolgt und quantifiziert. Es konnten obligate, ineffiziente und erfolglose Schritte der Hirnmetastasierung bestimmt sowie die Rolle der bestehenden Hirngefäße, Endothelzellen und der Angiogenese ermittelt werden. Die in die Arteria carotis interna injizierten Lungenkarzinom- und Melanomzellen mussten folgende Schritte absolvieren, um über Wochen erfolgreich zu einer Makrometastase zu proliferieren (was nur wenigen Prozent gelang): 1.) vaskulärer Arrest durch Größenrestriktion in Gefäßgabeln, 2.) aktive und frühe Extravasation, 3.) Beibehaltung einer strikt perivaskulären Position über Wochen, 4.) Wachstum entlang bestehender Gefäße (Melanom) oder sehr frühe Angiogenese (Lungenkarzinom). Die Persistenz nicht-proliferierender Tumorzellen über viele Wochen (Ruhezustand, "dormancy") geschah nur im Einzelzellstadium und nur unter Beibehaltung eines strikten Gefäßkontaktes. "Dormancy" war bei Melanomzellen mit hoher Mobilität im Gehirn verbunden, wohingegen Lungenkarzinomzellen statisch blieben. Effiziente und ineffiziente Schritte waren vergleichbar für die Zell-Linien einer Tumorentität, unterschieden sich aber deutlich zwischen den Tumortypen und waren über die gesamte späte metastatische Kaskade verteilt. Chronische VEGF-A-Inhibition durch Bevacizumab induzierte einen Ruhezustand von Lungenkarzinom-Mikrometastasen durch Verhinderung ihres Angiogenese-abhängigen Wachstums zu Makrometastasen. Diese Ergebnisse sprechen für ein Potential antiangiogener Therapien für die Prophylaxe und Therapie der Hirnmetastasierung des Lungenkarzinoms. Das neue Tiermodell erlaubt es somit erstmals, die Wirkung von Therapien und molekularen Faktoren auf jeden einzelnen Schritt der späten metastatischen Kaskade zu bestimmen.