Universität zu Köln

Batool, Mehreen (2023). Role of Six transmembrane Protein of prostate 2 (Stamp2) in Experimental Pulmonary Hypertension. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Background: Pulmonary hypertension (PH) is a grave disease affecting people around the globe from all walks of life and young to older age groups. The disease is characterised by high pulmonary artery pressure and pulmonary vascular resistance, along with vascular remodeling. Ultimately, PH leads to right ventricular failure and death. The cells in the pulmonary vasculature play a pivotal role in developing the underlying vascular remodeling, where increased proliferation and migration is orchestrated in the presence of inflammation which promotes pathogenic cellular responses. Aim: The aim of this study was to define the role of Stamp2 in the development of PH and to study how the presence or absence of Stamp2 affects disease progression. The prior knowledge that Stamp2 absence leads to elevated inflammation and has a role in inflammatory and cardiovascular diseases paved way for developing our hypothesis which is; Stamp2 protects against PH Results: Lung tissue from hypoxia exposed mice, Sugen-hypoxia exposed rats and PAH patients showed significant downregulation of Stamp2 as compared to control animals and healthy patients, showing that disease is associated with low levels of Stamp2. A causal relationship was further solidified with Stamp2-KO mice showing significantly higher muscularization in the small pulmonary arteries and significantly higher right ventricular systolic pressure (RVSP) as measured by invasive hemodynamic assessment characterizing PH, as compared to WT control. Based on these in-vivo findings we characterized Stamp2 regulation in-vitro in human and mouse pulmonary arterial smooth muscle cells (PASMCs) and human microvascular endothelial cells (HMVECs) under hypoxia and normoxia conditions. Similar to the in-vivo findings, downregulation of Stamp2 under hypoxia was observed for both cell types. The relationship between lack of Stamp2 and PH was further solidified with enhancement of pulmonary inflammation in hypoxia-exposed mouse lungs as compared to control. High mRNA expression of inflammatory cytokines in hypoxia exposed Stamp2-KO mouse lungs and serum along with high CD68+ staining in the lung tissue was found. PASMCs showed significantly higher proliferation and migration rates when treated with macrophage supernatant from Stamp2-KO mice as compared to the WT control, which likely contributes to developing pulmonary vascular remodelling. MCP-1, CXCL12 and IL-6 were found to be few of the active cytokines causing these cross-talks between macrophages and PASMCs, as their inhibition effectively prevented these actions mediated by macrophage supernatant. Conclusions: These results show that Stamp2 acts as a protective factor against PH development in both human and mouse. PH progression is associated with Stamp2 downregulation, and lack of Stamp2 promotes pathogenic cellular responses and results in enhanced development of PH. Hence, low expression of Stamp2 may mark the presence of disease, and strategies to upregulate or maintain Stamp2 expression may represent a novel therapeutic intervention.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Die Rolle des Sechs-Transmembran-Proteins der Prostata 2 (Stamp2) bei experimenteller pulmonaler Hypertonie German
Translated abstract:	Abstract Language Hintergrund: Pulmonale Hypertonie (PH) ist eine schwerwiegende Erkrankung, von der weltweit Menschen aus allen Gesellschaftsschichten und Altersgruppen betroffen sind. Die Erkrankung ist gekennzeichnet durch einen hohen Druck in der Lungenarterie und einen hohen pulmonalen Gefäßwiderstand, verbunden mit einem Gefäßumbau. Letztlich führt die PH zum Versagen des rechten Ventrikels und zum Tod. Die Zellen des pulmonalen Gefäßsystem spielen eine zentrale Rolle bei der Entstehung des zugrunde liegenden Gefäßumbaus, im Rahmen dessen es zu einer verstärkten Proliferation und Migration kommt, welche durch inflammtorische Prozesse begünstigt wird. Ziel: Ziel dieser Studie war es, die Rolle von Stamp2 bei der Entwicklung der PH zu definieren und zu untersuchen, wie die Anwesenheit oder Defizienz von Stamp2 die Progression der Erkrankung beeinflusst. Basiend auf bereits publizierten Daten, die zeigen, dass Stamp2 Defizienz zu einer erhöhten Infammation führt und eine Rolle bei inflammatorischen sowie kardiovaskulären Erkrankungen spielt, wurde die Hypthese generiert, dass Stamp2 vor PH schützt. Ergebnisse: Lungengewebe von Mäusen, die Hypoxie- und Ratten, die Sugen-Hypoxie ausgesetzt waren, sowie von PAH-Patienten zeigte eine signifikante Herabregulierung von Stamp2 im Vergleich zu Kontrolltieren und gesunden Patienten, was zeigt, dass die Erkrankung mit reduzierten Stamp2 Leveln assozieiert ist. Ein kausaler Zusammenhang konnte mittels Stamp2-KO-Mäusen gezeigt werden, welche im Vergleich zu WT-Kontrolltieren nach Hypoxie Exposition eine signifikant stärkere Muskularisierung der kleinen Lungenarterien aufwiesen und bei denen im Rahmen der invasiven hämodynamischen Untersuchungen zur Charakterisierung der PH ein signifikant höherer rechtsventrikulärer systolischer Druck (RVSP) gemessen wurde. Basierend aus diesen in-vivo Ergebnissen haben wir die Stamp2-Regulation in vitro in humanen und murinen pulmonal-arteriellen glatten Muskelzellen (PASMCs) und humanen mikrovaskulären Endothelzellen (HMVECs) unter hypoxischen und normoxischen Bedingungen untersucht. In Übereinstimmung mit den in-vivo Ergebnissen wurde in beiden Zelltypen eine Herunterregulierung von Stamp2 unter Hypoxie beobachtet. Der Zusammenhang zwischen Stamp2 Defizienz und PH wurde außerdem bekräfigt durch eine Verstärkung der Inflammation in Lungen von Hypoxie-exponierten Mäusen im Vergleich zu Kontrollen. So konnte eine erhöhte mRNA-Expression inflammatorischer Zytokine in Lungenhomogenaten und Seren von Hypoxie-exponierten Stamp2 KO-Mäusen gezeigt werden als auch eine intensive Färbung des Markophagenmarkers CD68+- in Lungengewebesschnitten. Außerdem reagierten PASMCs mit einer signifikant höheren Proliferation und Migration, wenn sie mit Makrophagenüberständen aus Stamp2 KO- verus WT Mäusen behandelt wurden, was mit hoher Wahrscheinlichkeit zum pulmonalen Gefäßumbaus beiträgt. Darüberhinaus konnte gezeigt werden, dass unteranderem die Zytokine MCP-1, CXCL12 und IL-6 diese Wechselwirkungen zwischen Makrophagen und PASMCs begünstigen, da deren Inhibition die, durch den Makrophagenüberstand vermittelten Effekte verhindert. Schlussfolgerungen: Diese Ergebnisse zeigen, dass Stamp2 sowohl bei Menschen als auch im murinen Modell protektiv gegen die Entstehung einer PH wirkt. Die Progression der PH ist assoziiert mit einer Herunterregulierung von Stamp2. Eine Stamp2 Defizienz fördert pathologische zelluläre Reaktionen, welche zur Entstehung einer PH beitragen können. Eine reduzierte Stamp2 Expression könnte daher als prognostischer Marker für eine PH fungieren. Außerdem könnten Strategien zur Erhöhung oder Aufrechterhaltung der Stamp2-Expression eine neue therapeutische Option darstellen German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Batool, Mehreen mehreenbatool687@gmail.com UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-722850
Date:	2023
Publisher:	Printhaus, Offenbach
Language:	English
Faculty:	Faculty of Medicine
Divisions:	COPT.ZENTRUM
Subjects:	Natural sciences and mathematics Medical sciences Medicine
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Stamp2 English Pulmonary hypertension English
Date of oral exam:	4 October 2023
Referee:	Name Academic Title Schwarz, Günter Prof.Doctor Eming, Sabine Prof.Doctor
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/72285