Aus der Klinik für Neurologie
Abteilung für Experimentelle Neurologie
der Medizinischen Fakultät der Charité – Universitätsmedizin Berlin

DISSERTATION

Untersuchuchungen zum makro- und mikroglialen Differenzierungspotential
muriner Knochenmarkzellen
in vitro und in vivo

Zur Erlangung des akademischen Grades
doctor medicinae (Dr. med.)

vorgelegt der Medizinischen Fakultät der Charité – Universitätsmedizin Berlin

von
Matthias Boentert
aus Dorsten


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Dekan: Prof. Dr. med. Joachim W. Dudenhausen

Dekan: Prof. Dr. med. Martin Paul

Gutachter:
1. Prof. Dr. med. Josef Priller
2. PD Dr. rer. nat. Frank Kirchhoff
3. Prof. Dr. rer. nat. Andreas Faissner

Datum der Promotion: 19. Juli 2004


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Abstract

Die vorliegende Arbeit untersucht das Differenzierungsverhalten adulter muriner Knochenmar­zellen im Zentralnervensystem in vivo und in vitro. Hierzu wurden letal bestrahlte Mäuse mit Knochenmark aus transgenen Mausmutanten transplantiert, die das grün fluoreszierende Protein (GFP) unter der Kontrolle des humanen GFAP-Promoters exprimieren. Ein Teil der Rezipienten wurde vier Wochen nach Transplantation einer transienten fokalen cerebralen Ischämie unterzo­gen, um den Einfluss postischämischer inflammatorischer Vorgänge auf das Differenzierungs­verhalten eingewanderter Zellen zu untersuchen. Eine zelluläre Koexpression von GFP und GFAP als Zeichen der Differenzierung hämatogener Zellen zu GFAP-exprimierenden Astrozy­ten fand sich bei keinem der analysierten Tiere. Für die in vitro-Versuche wurden murine Kno­chenmarkzellen auf Mausastrozyten und auf organotypischen entorhinal-hippocampalen Hirnschnitten kokultiviert. Die hierzu verwendeten Knochenmarkzellen waren entweder retrovi­ral mit GFP transfiziert oder stammten aus zwei verschiedenen transgenen Mausmutanten, von denen eine GFP nahezu ubiquitär unter dem b-Actin-Promoter, die andere GFP unter der Kon­trolle des humanen GFAP-Promoters exprimiert. Während zahlreiche Knochenmarkzellen nach wenigen Tagen der Kokultur die morphologischen Charakteristika ruhender Mikroglia annahmen und Immunoreaktivität für den Makrophagen/Mikroglia-Marker Iba1 aufwiesen, fand sich keine einzige Zelle mit Koexpression von GFP und GFAP. Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass a­dulte murine Knochenmarkzellen bzw. ihre Abkömmlinge im zirkulierenden Blut nicht in GFAP-exprimierende Astrozyten differenzieren.


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Eigene Schlagworte: Astroglia, Mikroglia, Knochenmarktransplantation, Transdifferenzierung, grün fluoreszierendes Protein


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Abstract

It has been postulated that adult murine bone marrow cells have the potential to differentiate into cells of neuroectodermal origin. In order to examine whether bone marrow cells can adopt an astroglial fate, various in vivo and in vitroapproaches were chosen. Lethally irradiated recipient mice were transplanted with bone marrow derived from transgenic mice which express the green fluorescent protein (GFP) under the control of the human GFAP promoter. Four weeks after transplantation, several animals underwent transient focal cerebral ischemia. Although postischemic inflammatory processes may eventually have a permissive effect on cell differen­tiation, not a single cells coexpressing GFAP and GFP was found in the brains of all recipients examined. For in vitro studies, murine bone marrow cells were co-cultured on astrocytic monolayers or organotypic entorhinal-hippocampal brain slices. Bone marrow cells were either labelled by retroviral transfection with GFP or derived from two different transgenic mouse mu­tants expressing GFP under the control of the human GFAP-promoter or the murine b-Actin­promoter, respectively. After several days of co-culture bone marrow derived cells developed a ramified morphology and showed immunoreactivity for the monocytic/microglial marker Iba1. However, differentiation of bone marrow derived cells into GFAP-expressing astrocytes was not observed. Our results suggest that adult murine bone marrow cells cannot differentiate into GFAP-expressing astrocytes in vivo or in vitro.


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Keywords: astroglia, microglia, bone marrow transplantation, transdifferentiation, green fluorescent protein


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Inhaltsverzeichnis

Tabellen

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28.09.2004