Untersuchung des Migrationsverhaltens multipotenter mesenchymaler Stromazellen in Selektin-defizienten Mäusen mit Magnetresonanztomographie und Mikroskopie
Staats- und Universitätsbibliothek Hamburg Carl von Ossietzky
Erscheinungsjahr:
2011
Medientyp:
Text
Schlagworte:
MRT
Single-cell imaging
MSZ
Selektine
Single-cell imaging
MRI
MSC
Selectine
570 Biowissenschaften, Biologie
44.49 Medizinische Grundlagenfächer: Sonstiges
ddc:570
Beschreibung:
Zielsetzung:Die Zielsetzung dieses Projektes war es, die Bindung von magnetisch markierten multipotenten mesenchymalen Stromazellen (MSZ) an E-/P-Selektinen nachzuweisen und diese Zellen in E-/P-Selektin-defizienten Mäusen im Vergleich zu Wildtyp-Mäusen nach intravenöser, ultraschallgesteuerter intracardialer und intraperitonealer Injektion mittels der Magnetresonanztomographie zu verfolgen und die Ergebnisse durch histologische Untersuchungen zu bestätigen. Material und Methoden:Murine MSZ wurden unter Verwendung von rot fluoreszierenden Eisenoxid-Mikropartikeln (magnetite) und Carboxyfluoresceinsuccinidylester (CFSE) markiert. Der mittlere zelluläre Eisengehalt wurde mittels Atomabsorptionsspektrometrie bestimmt. Die Expression der Selektinbindungsstellen CD15s und CD162 und die charakteristische Oberflächenmarkerexpression CD44+, CD90+, CD105+, Sca-1+, CD34-, CD45- konnte mittels Durchflusszytometrie vor und nach Markierung verifiziert werden. Das chondrogene Differenzierungspotenzial wurde vor und nach Markierung untersucht. Markierte MSZ wurden in einer Dosis von 1 × 106 Zellen intravenös, 5 × 104 Zellen ultraschallgesteuert intracardial und 5 × 106 Zellen intraperitoneal appliziert. Die Mäuse wurden in einem klinischen 3,0 T MRT-Gerät (Intera, Philips Medical Systems, Best, NL) in-vivo mit einer speziellen Kleintierempfangsspule mit 2D und 3D Gradientenechosequenzen am Tag vor Zellapplikation und bis zu 7 Tage danach sequenziell untersucht. Ex-vivo wurde die Verteilung markierter Zellen und freigesetzter Partikel mittels Konfokal- und Durchlicht-Floureszenzmikroskopie untersucht. Ergebnisse:Atomabsorptionsspektrometrisch wurde ein mittlerer zellulärer Eisengehalt von 23,6 ± 4,3 pg Fe / Zelle gemessen. Markierte und unmarkierte MSZ zeigten keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich der Expression der genannten Oberflächenmarker, des chondrogenen Differenzierungspotenzials, sowie der Fähigkeit an E-/P-Selektine zu binden. Nach intravenöser Applikation zeigte sich in E-/P-Selektin-defizienten Mäusen ein signifikanter SNR-Abfall allein der Leber von Tag 1 bis Tag 7 nach Applikation, wohingegen sich in den Wildtyp-Mäusen ein zunehmender SNR-Abfall in Leber, Milz und Knochenmark über 7 Tage zeigte. Nach intrakardialer Applikation waren die nach Applikation nachweisbaren multiplen Auslöschungsartefakte durch in den Hirnkapillaren gefangene Zellen in E-/P-Selektin-defizienten Mäusen bis Tag 4 nach Applikation nicht mehr nachweisbar. Im ZNS der Wildtyp-Mäuse konnten einzelne Auslöschungsartefakte bis Tag 7 persistierend gezeigt werden. Nach intraperitonealer Applikation der MSZ in E-/P-Selektin-defiziente Mäuse konnte kein signifikanter Signalabfall in den untersuchten Organen gezeigt werden, wohingegen sich in den Wildtyp-Mäusen ein zunehmender SNR-Abfall, stärker als nach intravenöser Applikation in Leber, Milz und Knochenmark zeigte. Die histologischen, floureszenzmikroskopischen Untersuchungen bestätigten das Vorhandensein von markierten MSZ in Organen mit einem SNR-Abfall. Schlussfolgerung:Es konnte gezeigt werden, dass MSZ Ihr Differenzierungspotenzial und die Selektinbindungsfähigkeit nach magnetischer Markierung behalten. Die E-/P-Selektindefizienz der Mäuse verändert das Verteilungsverhalten von magnetisch markierten MSZ nach intravenöser und intracardialer Applikation signifikant und führt zu einer Abnahme der transperitonealen Zellmigration nach intraperitonealer Applikation.
The aim of this study was to analyze the influence of E- and P-selectins on the migratory pattern of iron-oxide labeled multipotent mesenchymal stromal cells (MSC) in E-/P-selectin deficient and wildtype mice after intracardiac, intravenous and intraperitoneal administration. Murine MSC were labeled with fluorescent iron-oxide micro-particles and carboxyfluoresceinsuccinidylester (CFSE). Expression of selectin-binding sites CD15s and CD162 as well as MSC markers CD44, CD90, CD105, Sca-1 and lack of CD34 and CD45 were assessed using flow cytometry and immunocytochemistry. Labeled MSC were injected into E-/P-selectin deficient and wildtype mice applying doses of 5 × 104 cells intracardially, 1 × 106 cells intravenously and 5 × 106 cells intraperitoneally. After cell administration mice underwent magnetic resonance imaging repeatedly within 7 days using a clinical 3.0T magnet with a dedicated small animal solenoid coil and high-resolution T2* weighted 3D and 2D coherent gradient-echo (GRE) sequences. Histological evaluation using fluorescence microscopy followed 7 days after cell administration. Labeled and unlabeled MSC revealed similar expression of above mentioned surface markers as well as binding abilities to E-/P-selectins. After intracardiac injection multiple susceptibility artefacts due to initial trapping of MSC in capillaries could be detected in the brain until day 4 in E-/P-selectin deficient mice and up to day 7 in wildtype mice. After intravenous injection of MSC in E-/P-selectin deficient mice a significant SNR decrease was assessed solely in the liver from day 0 to day 1, whereas wildtype mice revealed an increasing SNR decrease of liver, spleen and bone marrow within 7 days. After intraperitoneal injection of MSC in E-/P-selectin deficient mice no significant SNR changes were observed in investigated organs, whereas wildtype mice showed an increasing SNR decrease of liver, spleen and bone marrow within 7 days. Fluorescence microscopy confirmed presence of labeled MSC in organs with SNR decrease. In conclusion, the study could demonstrate that MSC retain their binding ability to E-/P-selectins after iron-oxide labeling and that E-/P-selectin deficiency in mice significantly alters the distribution of iron-oxide labeled MSC after intracardiac, intravenous and intraperitoneal administration.