Universität zu Köln

Steinbuch, Hannah Teresa (2025). Untersuchung der Alveolarepithelzell Typ 2 (AT2) - spezifischen Deletion von Krüppel-like-factor 4 (Klf4) im murinen Modell der neonatalen Hyperoxie-induzierten Lungenschädigung. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Die Bronchopulmonale Dysplasie (BPD) ist eine neontale chronische Lungenerkrankungen des Frühgeborenen, die sich u.a. als Folge von Hyperoxie, mechanischer Beatmung sowie anderen schädlichen Einflüssen auf die noch sehr unreife Lunge entwickelt. Lungen von Kindern mit BPD sind durch eine verminderte Alveolenbildung, gestörte Angiogenese und Umbau der Lungenmatrix charakterisiert. Diese früh initiierten strukturellen Lungenveränderungen bestehen bis ins Erwachsenenalter und weisen auf eine eingeschränkte Regeneration der Lunge hin. Die Alveolarepithelzelle Typ 2 (AT2) produziert nicht nur Surfactantproteine sowie immunaktive Substanzen, sondern ist auch eine Progenitorzelle, welche sich infolge einer akuten Schädigung differenziert und somit Regeneration induzieren kann. Krüppel-like-factor 4 (Klf4) ist ein Transkriptionsfaktor, der neben der Stammzellfunktion auch das Überleben und die Differenzierung von Zellen reguliert. Hypothese und Ziel der Arbeit: Da die Funktion von Klf4 in der Regulation der AT2 bisher ungeklärt ist, untersuche ich in meiner Promotionsarbeit die Hypothese, dass Klf4 das Überleben und die Differenzierung von AT2 in der Hyperoxie-induzierten Lungenschädigung reguliert und somit Lungenwachstum beeinflusst. Das übergeordnete Ziel ist es, zu klären, ob ein Verlust von Klf4, durch Induktion von Regeneration nach Hyperoxie-induzierter Lungenschädigung, protektiv wirkt und somit einen neuen therapeutischen Angriffspunkt darstellt. Methoden: Um dies zu untersuchen, wurde eine genetisch modifizierte Maus mit einer Tamoxifen-induzierbaren AT2-spezifischen Deletion von Klf4 verwendet. Neugeborene Mäuse wurden ab dem 1. Lebenstag Hyperoxie (85% O2) oder Normoxie (21% O2) exponiert; die Tamoxifen-Gabe erfolgte am postnatalen Tag 3 (P3). An P21 wurden die Lungen für quantitative Histologie, Immunhistochemie und Genexpressionsmessungen entnommen. Ergebnisse: Die wesentlichen Ergebnisse zeigen, dass ein AT2-spezifischer Verlust von Klf4 während der postnatalen Lungenentwicklung (i) die Alveolen- und Gefäßbildung unter Normoxie sowie unter Hyperoxie fördert. Dies ist in quantitativen histomorphometrischen Analysen (RAC, Alveolendurchmesser), sowie immunhistochemischen Färbungen von Gefäßmarkern (vWF + α-SMA) nachzuweisen. Zudem ist der zellspezifische Knockout von Klf4 assoziiert mit (ii) einem Verlust von AT2 (nachzuweisen in Immunfluoreszenzfärbungen), möglicherweise infolge einer Zelldifferenzierung. (iii) Die Untersuchung der Lungenmatrix zeigt keine signifikante Veränderung des Anteils an elastischen Fasern in der immunhistochemischen Untersuchung (Hart`s stain, Sirius Rot Färbung) oder der Expression von Genen, die für Kollagene (wie z.B. Col1a1) kodieren. Interessanterweise waren die Mäuse mit AT2 spezifischer Deletion von Klf4 im Vergleich zu den Kontrolltieren trotz Zunahme des Kollagenanteils geschützt vor der Zunahme der Septendicke unter Hyperoxie. (iv) Letztlich zeigen die Genexpressionsmessungen im totalen Lungenhomogenat milde Effekte einer AT2-spezifischen Deletion von Klf4 auf die Expression des Seneszenzmarkers Cdkn1a, mesenchymale, endotheliale (z.B. Apln, Vegfa, Cdh5), AT1 (z.B., Hopx, Popdc3) und AT2 (z.B. Sftpc) Marker. Fazit: Die Ergebnisse zeigen, dass der AT2-spezifische Verlust von Klf4 in der Phase der akuten Schädigung über zwei mögliche Mechanismen einen protektiven Effekt auf das Lungenwachstum zu haben scheint: (i) eine mögliche zunehmende Differenzierung von AT2 zu AT1 sowie (ii) über eine Regulation der Lungematrix.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Steinbuch, Hannah Teresa hannah.steinbuch@usz.ch UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-803103
Date:	2025
Language:	German
Faculty:	Faculty of Medicine
Divisions:	Faculty of Medicine > Kinder- und Jugendmedizin
Subjects:	Medical sciences Medicine
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Bronchopulmonale Dysplasie UNSPECIFIED Krüppel like factor 4 (Klf4) UNSPECIFIED Alveolarepithelzelle Typ 2 UNSPECIFIED
Date of oral exam:	7 March 2025
Referee:	Name Academic Title Alcazar, A. Alejandre Universitätsprofessor Dr. med. Dr. nat. med.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/80310