Detailansicht
Osteomacrophages in Cathepsin S Knockout Mice
Nadine Jasmin Ortner
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Pavel Kovarik
DOI
10.25365/thesis.21583
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30399.51808.458764-8
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Hintergrund: Residente Gewebsmakrophagen sind in fast jedem Gewebe des Körpers vorhanden, wo sie sowohl gobale als auch an das Gewebe angepasste Funktionen erfüllen. Diese Zellen werden im Knochen „Osteomakrophagen“ genannt und spielen bei der Unterstützung der Knochenneubildung und Immunüberwachung eine wichtige Rolle. Cathepsin S ist eine lysosomale Protease, welche bei verschiedenen zellulären Prozessen, wie zum Beispiel dem Remodelling der extrazellulären Matrix oder der Antigenprozessierung und – präsentation, eine wichtige Rolle spielt. Darüber hinaus beeinflusst Cathepsin S die Differenzierung von mesenchymalen Stammzellen (von denen auch die Osteoblasten abstammen) da es deren Entwicklung in Richtung der Adipozyten begünstigt.
Ziel: Ziel dieser Studie war es zu untersuchen, ob die Cathepsin S Defizienz die Osteomakrophagen beeinflusst. Die der Arbeit zugrunde liegenden Hypothesen waren eine reduzierte Anzahl von F4/80+ Makrophagen, eine Abnahme der Hauptkompatibilitätskomplex (MHC) Klasse II Expression und ein dezenter Knochen-Phänotyp.
Methoden: Die Anwesenheit und Verteilung von Osteomakrophagen in der Wirbelsäule von Cathepsin S Knockout- und Wildtyp-Mäusen wurde durch Immunfluoreszenz-Färbungen mit einem monoklonalen Antikörper gegen das Oberflächenmolekül F4/80 festgestellt. Die Anzahl der F4/80+ Makrophagen und deren MHC Klasse II Expression wurde mittels der Durchflusszytometrie untersucht. Zur Feststellung von Veränderungen der Knochenmikroarchitektur wurden histomorphometrische und mikro-Computertomographie Messungen des fünften Lendenwirbelkörpers durchgeführt.
Resultate: In beiden Maus Genotypen waren Anzahl und Verteilung der F4/80+ Zellen gleich. Numerisch wiesen Cathepsin S Knockout Mäuse eine erhöhte Mean Fluorescence Intensity des MHC Klasse II Signals auf. Zusätzlich wurden ein vermindert mineralisiertes Knochengewebe, dünnere Trabekel und kleinere Osteozyten-Lakunen bei den Knockout Mäusen gefunden.
Schlussfolgerung: Cathepsin S defiziente Mäuse zeigen einen reproduzierbaren Knochen-Phänotyp und Hinweise auf Makrophagen-Aktivierung. Derzeit werden pharmakologische Cathepsin S Inhibitoren zur Behandlung der Adipositas und verschiedener immunologischer Erkankungen diskutiert; basierend auf unseren Ergebnissen raten wir dringend zu einer Überwachung des Knochenstoffwechsels und der Knochendichte bei Patienten, welche mit Cathepsin S Inhibitoren behandelt werden.
Abstract
(Englisch)
Background: Resident tissue macrophages are present in nearly every tissue of the body, where they fulfill global as well as tissue adapted functions. In bone tissue, they are called osteomacs. These cells play an important role in the support of bone formation and immune surveillance. Cathepsin S is a lysosomal protease that is involved in several cellular processes such as extracellular matrix (ECM) remodeling and antigen processing and presentation. Furthermore, cathepsin S influences the differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs), the progenitors of the bone forming osteoblasts, as it favors their development towards the adipocyte lineage.
Aim: In the present study, we investigated the possible influence of cathepsin S deficiency on osteomacs. We hypothesized a reduced number of F4/80+ macrophages, a decline in MHC (major histocompatibility complex) class II expression on these cells and a discreet bone phenotype.
Methods: The presence and distribution of osteomacs in the spine of cathepsin S knockout and wild-type mice were determined by immunofluorescence stainings, using a monoclonal antibody against the surface molecule F4/80. The number of F4/80+ macrophages and their MHC class II expression were examined by flow cytometry analyses. Histomorphometric and micro-computed tomography measurements of the 5th lumbar vertebra were performed to evaluate alterations in the bone microarchitecture.
Main results: In both mouse genotypes the number of F4/80+ cells was similar. Numerically cathepsin S knockout mice displayed an increased mean fluorescence intensity of the MHC II signal. Additionally, we found less mineralized bone tissue, thinner trabeculae and smaller osteocyte lacunae in the knockout mice.
Conclusion: Cathepsin S deficient mice show a reproducible bone phenotype and evidence of macrophage activation. Currently pharmacologic inhibitors of cathepsin S are proposed for the treatment of obesity and several immune disorders; based on our findings we strongly advice to monitor bone turnover and bone mineral density in patients treated with cathepsin S inhibitors.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Macrophages Osteomacrophages Resident Tissue Macrophages Cathepsin S
Schlagwörter
(Deutsch)
Makrophagen Osteomakrophagen residente Gewebsmakrophagen Kathepsin S
Autor*innen
Nadine Jasmin Ortner
Haupttitel (Englisch)
Osteomacrophages in Cathepsin S Knockout Mice
Paralleltitel (Deutsch)
Osteomakrophagen in Kathepsin S Knockout Mäusen
Publikationsjahr
2012
Umfangsangabe
60 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Pavel Kovarik
Klassifikationen
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,
44 Medizin > 44.45 Immunologie
AC Nummer
AC10894852
Utheses ID
19299
Studienkennzahl
UA | 490 | | |