Einleitung Die Hämatopoese im Knochenmark wird von den Stromazellen des Knochenmarks reguliert.
Dabei spielen die endostealen Präosteoblasten eine modifizierende Rolle. So bewirkte
die Stimulation von Osteoblasten mit Parathormon eine Erhöhung der Anzahl an hämatopoetischen
Stammzellen.
Vorherige Arbeiten unserer Gruppe zeigten, dass eine Isoform des Fibronektins, welche
aus Osteoblasten stammt, zu einer Erhöhung der myeloiden Vorläuferzellen sowie einer
Veränderung ihres Verhaltens im Tumor führt. Fibronektin vermittelt seine Wirkung
durch Bindung an Integrine. Diese Bindung an der Zelloberfläche resultiert intrazellulär
in einer Aktivierung von Rho-GTPasen. Somit stellte sich die Frage, welche Rho-GTPasen
in den Osteoblasten die Myelopoese modulieren. Die Roh-GTPase Cdc42 kann die Signale
der Integrine und weiterer Moleküle, wie z. B. Zytokine und Wnt-Moleküle, integrieren.
Ziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss von Cdc42 auf die Myelopoese zu analysieren.
Methode und Ergebnisse Mittels des Osterix-Promoters wurde Cdc42 konditionell in Mäusen ausgeschaltet. Die
Osteoblastenfunktion war sowohl in vitro in Differenzierungsassays als auch in vivo vermindert. Die Knochendichte war beeinträchtigt, und die dynamische Histomorphometrie
zeigte eine Verminderung der Knochenbildung. Im Knochenmark wurden die Stadien der
Hämatopoese mittels Durchflusszytometrie untersucht. Dabei ergab sich eine Erhöhung
der myeloiden Vorläufern, den sogenannten “common myeloid progenitors” (CMPs) (p < 0,05;
n = 10/16), und der hieraus entstehenden Osteoklasten (p < 0,01; n = 10/4). Im peripheren
Blut waren sowohl die roten Blutkörperchen (p < 0,05; n = 27/28) als auch die Thrombozyten
erhöht (p < 0,01; n = 27/28), was auf die Erhöhung der frühen myeloiden Vorläufer
(CMPs) zurückzuführen ist. Weder die konditionelle Ausschaltung einer weiteren Rho-GTPase,
Rac1, mittels des Osterix-Promotors noch die Ausschaltung von Cdc42 mittels des Col-1α
Promoters, welcher in den differenzierenden Osteoblasten aktiv ist, konnten vergleichbare
Effekte auf die Hämatopoese verursachen. Daraus lässt sich schließen, dass Cdc42 in
frühen Osteoblastprogenitoren die Myelopoese beeinflusst. Um einen kausalen Zusammenhang
zwischen Cdc42 in den Präosteoblasten und der Hämatopoese herzustellen, wurden Knochenmark-Stromazellen
isoliert, mit verschiedenen Cdc42-Inhibitoren behandelt und der Einfluss dieser vorbehandelten
Zellen auf die Entwicklung von sortierten hämatopoetischen Stammzellen untersucht.
Ein Inhibitor (Casin) war in der Lage, die Differenzierung der Stammzellen in Richtung
Myelopoese zu stimulieren. Daraufhin wurde nach dem verantwortlichen Differenzierungsmolekül
gesucht. Eine mRNA-Analyse zeigte eine Erhöhung mehrerer Zytokine, für welche aber
in vitro kein kausaler Zusammenhang hergestellt werden konnte. Im nächsten Schritt führten
wir eine Bioplex-Untersuchung durch. Hierbei wurden sowohl Zellkulturüberstände von
Casin-behandelten Stromazellen als auch Zelllysate aus Cdc42-cKO-Tieren analysiert.
Zwei Moleküle waren in beiden Fällen erhöht: CCL4 und CCL3. Inhibitorische Antikörper
gegen CCL4 konnten die Stimulation der Myelopoese durch Casin inhibieren (p < 0,05).
Diskussion Zusammengefasst konnten wir einen neuen Mechanismus der Modulation der Hämatopoese
durch Knochenzellen aufzeigen. Dabei wiesen wir nach, dass die Rho-GTPase Cdc42 die
Myelopoese durch Modulation des Chemokins CCL4 reguliert.
Keywords Präosteoblast, Hämatopoese, Knochen
Korrespondenzadresse Franziska Wirth, Universiät Heidelberg, Institut für Immunologie, Im Neuenheimer
Feld 305, 69120 Heidelberg, Deutschland,
E-Mail franziska.wirth@immu.uni-heidelberg.de
