Dissertations / Theses on the topic 'Blutgefäße'

Mechanische Beanspruchungen verändern bei nahezu jeder Zelle ihre Funktion und ihre Form. Wir interessieren uns besonders für die durch mechanische Beanspruchungen hervorgerufene Effekte im Blutgefäßsystem, dessen Innenseite von den sogenannten Endothelzellen ausgekleidet ist, die eine Permeabilitätsbarriere zwischen Blut und Gewebe darstellen. Durch den Blutstrom sind diese Zellen permanent einer erheblichen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt, die nicht nur ihre Form, sondern auch ihre Funktionen wesentlich verändert. Wir haben in unserem Labor einen experimentellen Aufbau entwickelt, mit dem wir erstmalig zeigen konnten, dass laminare Strömungen zu einer Verstärkung der endothelialen Barrierefunktion führen und so vermutlich der Entwicklung der Gefäßverkalkung entgegenwirken. Neben diesen Experimenten wird das neue System auch zur dynamischen Untersuchung der Zellhaftung auf Biomaterialien verwendet
Mechanical loads change the function and morphology of nearly every cell. We are particularly interested in the effects of mechanical loads on the endothelial cells which line the inner surface of blood vessels and control the exchange of water and solutes between blood and tissue (barrier function). These cells are exposed permanently to mechanical forces from the blood stream, which induces changes not only in cell morphology but also in function. We have developed an experimental setup which allows the endothelial barrier function to be measured under defined flow conditions. We have demonstrated for the first time that laminar shear stress enhances the endothelial barrier function, and thus a possible explanation for the anti-arteriosclerotic effect. Importantly, our setup can also be used to dynamically test the adhesion of cells on biomaterials

Endothelzellen bilden eine monozellulare Grenzschicht in Blutgefäßen. Ihre Migration ist ein kritischer Teilschritt bei der Gefäßbildung, zum Beispiel während der Wundheilung. Obwohl bereits eine Reihe der dafür relevanten Mediatoren und pathogenen Determinanten bekannt sind, fehlt bisher eine quantitative Analyse der molekularen Mechanismen der Gefäßbildung und Zellmigration. Voraussetzung dafür sind Verfahren zur automatisierten Bestimmung von Zelltrajektorien in Sequenzen von Mikroskopaufnahmen migrierender Zellverbände. Dazu wurde ein statistisches Modell entwickelt, welches die Segmentierung und Verfolgung von Zellen in Bildsequenzen ermöglicht. Im vorliegenden Beitrag stellen wir dieses Modell vor, diskutieren die sich daraus ergebenden Lern- und Erkennungsalgorithmen und präsentieren erste Resultate
Mechanical loads change the function and morphology of nearly every cell. We are particularly interested in the effects of mechanical loads on the endothelial cells which line the inner surface of blood vessels and control the exchange of water and solutes between blood and tissue (barrier function). These cells are exposed permanently to mechanical forces from the blood stream, which induces changes not only in cell morphology but also in function. We have developed an experimental setup which allows the endothelial barrier function to be measured under defined flow conditions. We have demonstrated for the first time that laminar shear stress enhances the endothelial barrier function, and thus a possible explanation for the anti-arteriosclerotic effect. Importantly, our setup can also be used to dynamically test the adhesion of cells on biomaterials

The cardiovascular system of bilaterians developed from a common ancestor. However, no endothelial cells exist in invertebrates demonstrating that primitive cardiovascular tubes do not require this vertebrate-specific cell type in order to form. This raises the question of how cardiovascular tubes form in invertebrates? Here we discovered that in the invertebrate cephalochordate amphioxus, the basement membranes of endoderm and mesoderm line the lumen of the major vessels, namely aorta and heart. During amphioxus development a laminin-containing extracellular matrix (ECM) was found to fill the space between the basal cell surfaces of endoderm and mesoderm along their anterior-posterior (A-P) axes. Blood cells appear in this ECM-filled tubular space, coincident with the development of a vascular lumen. To get insight into the underlying cellular mechanism, we induced vessels in vitro with a cell polarity similar to the vessels of amphioxus. We show that basal cell surfaces can form a vascular lumen filled with ECM, and that phagocytotic blood cells can clear this luminal ECM to generate a patent vascular lumen. Therefore, our experiments suggest a mechanism of blood vessel formation via basal cell surfaces in amphioxus and possibly in other invertebrates that do not have any endothelial cells. In addition, a comparison between amphioxus and mouse shows that endothelial cells physically separate the basement membranes from the vascular lumen, suggesting that endothelial cells create cardiovascular tubes with a cell polarity of epithelial tubes in vertebrates and mammals.

The cardiovascular system of bilaterians developed from a common ancestor. However, no endothelial cells exist in invertebrates demonstrating that primitive cardiovascular tubes do not require this vertebrate-specific cell type in order to form. This raises the question of how cardiovascular tubes form in invertebrates? Here we discovered that in the invertebrate cephalochordate amphioxus, the basement membranes of endoderm and mesoderm line the lumen of the major vessels, namely aorta and heart. During amphioxus development a laminin-containing extracellular matrix (ECM) was found to fill the space between the basal cell surfaces of endoderm and mesoderm along their anterior-posterior (A-P) axes. Blood cells appear in this ECM-filled tubular space, coincident with the development of a vascular lumen. To get insight into the underlying cellular mechanism, we induced vessels in vitro with a cell polarity similar to the vessels of amphioxus. We show that basal cell surfaces can form a vascular lumen filled with ECM, and that phagocytotic blood cells can clear this luminal ECM to generate a patent vascular lumen. Therefore, our experiments suggest a mechanism of blood vessel formation via basal cell surfaces in amphioxus and possibly in other invertebrates that do not have any endothelial cells. In addition, a comparison between amphioxus and mouse shows that endothelial cells physically separate the basement membranes from the vascular lumen, suggesting that endothelial cells create cardiovascular tubes with a cell polarity of epithelial tubes in vertebrates and mammals.

Das Ziel dieser Arbeit war in erster Linie die Untersuchung von follikulären Adnextumoren hinsichtlich ihrer Gefäßdichten. Hier sollte beurteilt werden, inwiefern die Zahl der Gefäße eine Bedeutung für Diagnostik, Prognose und Einteilung der trichogenen Tumoren hat. Darüber hinaus sollten die erhobenen klinischen Daten der Patienten verglichen werden und der diagnostische Wert einiger immunhistologischer Unterscheidungsmöglichkeiten besprochen werden. Aus dem Archiv der Universitäts-Hautklinik Würzburg der Jahre 2000 bis 2008 wurden 112 Präparate entnommen, darunter 35 solide und 15 sklerodermiforme Basalzellkarzinome, 17 Pinkus-Tumoren, 20 Trichoblastome, elf Trichoepitheliome, sechs desmoplastische Trichoepitheliome und acht Trichofollikulome. Es erfolgte eine immunhistochemische Färbung mit dem Antikörper CD31 und eine Zählung der Gefäße bei 200facher Vergrößerung. Das durchschnittliche Alter der Patienten mit solidem Basalzellkarzinom lag bei 75,1 Jahren, mit sklerodermiformem bei 76,1 Jahren. Die Pinkus-Tumoren wurden mit 60,6 Jahren entfernt, die Trichoblastome mit 57,0, die Trichofollikulome mit 56,4, die Trichoepitheliome mit 46,7 und die desmoplastischen Trichoepitheliome mit 47,2 Jahren. Bei den soliden bzw. sklerodermiformen Basalzellkarzinomen überwog der Männeranteil mit 57,1% bzw. 73,3%, bei den Trichoblastomen sogar mit 75,0%. Bei den Pinkus-Tumoren waren dagegen 70,6% der Patienten weiblichen Geschlechts, bei den Trichofollikulomen 87,5%, bei den Trichoepitheliomen 72,7% und bei den desmoplastischen Trichoepitheliomen 83,3%. Die häufigste Lokalisation der soliden und sklerodermiformen Basalzellkarzinome war mit 65,7% und 86,7% das Gesicht, wie auch bei Trichofollikulomen (75,0%), Trichoepiteliomen (72,7%) und desmoplastischen Trichoepitheliomen (83,3%). Trichoblastome traten zu 65,0% am Kopf und zu 35,0% an Rumpf und Extremitäten auf, wo sich alle Pinkus-Tumoren befanden. Die durchschnittliche Gefäßdichte für alle Tumoren beträgt peritumoral 19,9, im Tumor 3,1 und im Gesunden 8,8. Die Werte im tumorfreien Gewebe bewegen sich, für die einzelnen Tumoren aufgeschlüsselt, in einem engen Rahmen zwischen 7,1 und 10,4. Die soliden Basazellkarzinome und die Trichoblastome haben im Tumor selbst durchschnittlich nur 1,5 bzw. 1,7 Gefäße pro Gesichtsfeld, Trichofollikulome 2,8, Pinkus-Tumoren 3,4, Trichoepitheliome 4,5, sklerodermiforme Basalzellkarzinome 5,5 und desmoplastische Trichoepitheliome sogar 7,3. Für die Gefäßdichte im peritumoralen Gewebe lässt sich ein signifikanter Unterschied erkennen zwischen den soliden und sklerodermiformen Basalzellkarzinomen mit 24,7 bzw. 24,1 auf der einen Seite und den Trichoblastomen (15,3), Trichofollikulomen (14,5), Trichoepitheliomen (14,3) und desmoplastischen Trichoepitheliomen (13,1) auf der anderen Seite. Die Pinkus-Tumoren stehen mit einem Wert von 19,7 zwischen den beiden Gruppen. Bis auf kleinere Abweichungen stimmen die klinischen Daten mit Angaben in der Literatur überein, so dass davon ausgegangen werden kann, dass die ausgewählten Tumoren die Entitäten gut repräsentieren. Als Unterscheidungsmöglichkeiten, die die Immunhistologie bietet, sind in erster Linie der Androgen-Rezeptor und die Merkel-Zellen zu nennen. Basalzellkarzinome sind positiv für den Androgen-Rezeptor und negativ für Merkel-Zellen, während bei den benignen trichogenen Tumoren dieses Verhältnis genau umgekehrt ist. CD10, CD34 und bcl-2 hingegen scheinen die Tumoren nur sehr unsicher voneinander zu trennen. Die Expression der Zytokeratine weist sogar auf einen gemeinsamen Entwicklungsweg der Tumoren hin. Die Pinkus-Tumoren sind sowohl positiv für Androgen-Rezeptoren als auch für Merkel-Zellen und stehen somit zwischen den Basalzellkarzinomen und den benignen follikulären Adnextumoren. Die Gefäßdichte liegt peritumoral deutlich höher als im gesunden Gewebe und spiegelt damit wider, dass Tumoren eine bessere Gefäßversorgung für ihr Wachstum benötigen als normalerweise in der Haut vorhanden. Im Tumor selbst geht ein solides Wachstumsmuster mit wenigen Gefäßen und ein Wachstum in schmalen Strängen mit mehr Gefäßen einher. Peritumoral zeigen die Basalzellkarzinome entsprechend ihrem malignen Potential eine signifikant höhere Gefäßdichte als die benignen Tumoren. Daraus lässt sich ableiten, dass die Gefäßdichte das biologische Verhalten der Tumoren zeigt und damit, zusammen mit anderen Faktoren, zu Diagnostik und Prognose herangezogen werden kann. Auch hinsichtlich der Gefäßdichte zeigen die Pinkus-Tumoren kein eindeutiges Verhalten und lassen sich weder den Basalzellkarzinomen noch den benignen trichogenen Tumoren zuordnen. Während die sonstigen Ergebnisse das Konzept von Ackerman bezüglich der Einteilung der Tumoren in Trichoblastom und trichoblastisches Karzinom (Basalzellkarzinom) stützen, betont dies einmal mehr die Zwischenstellung der Pinkus-Tumoren
In order to get insight into angiogenesis in benign and malignant trichogenic neoplasms immunohistological quantification of CD 31 positive vessels was performed in 112 tumors, comprised of 50 BCC of nodular (35) or morphoeic (15) growth pattern, 17 Pinkus’ tumors, as well as 17 trichoepitheliomas of which 6 were desmoplastic, 8 trichofolliculomas, and 20 trichoblastomas. Methods: Vessel density was counted within the tumors, in the tumor-surrounding stroma, and, as a control, in the normal skin of the operation specimen. The results were compared using statistical methods. Results: Whereas, irrespective of the patients’ age and location of tumors, the vessel density in normal skin showed no significant differences (8.8 ± 2.7), the counts in the peritumoral stroma revealed significant differences between the different tumors investigated. The highest counts were obtained in BCC (24.7 ± 6.7), and the lowest in benign trichogenic neoplasms (around 14). The Pinkus’ tumors revealed intermediate counts (19.7 ± 6.6). The vessel densities within the tumors were generally low, and no correlation to the dignity was found. Conclusion: Determination of blood vessel density in the peritumoral stroma may be an additional parameter for differential diagnosis of trichogenic tumors of uncertain dignity

In Deutschland erkranken jährlich etwa 500.000 Menschen an Krebs, wovon circa 12.000 die Diagnose „Leukämie“ gestellt bekommen [1]. Unter den Leukämien weist die akute myeloische Leukämie (AML) die ungünstigste Prognose auf, sodass hier erheblicher Forschungsbedarf besteht. Zusätzlich schnitten viele potentielle Therapeutika, die sich in bisherigen präklinischen Testsystemen als vielversprechend erwiesen haben, in klinischen Studien schlecht ab [8]. Ziel dieser Arbeit war daher die Etablierung eines 3D in vitro Blutgefäß-/Gewebemodells als verbessertes präklinisches System zur Testung von Therapeutika, die zur erfolgreichen Behandlung von Leukämien beitragen sollen. Das 3D Blutgefäßmodell bestand aus humanen primären Endothelzellen, welche als Monolayer auf der Serosaseite einer dezellularisierten, porzinen, intestinalen Kollagenmatrix (SIS-Ser) wuchsen. Nach 14-tägiger Zellkultur wurden dem Versuchsansatz entsprechend nichtadhärente THP-1 Zellen (AML-M5-Zelllinie) und Tipifarnib oder entsprechende Kontrolllösungen beziehungsweise bimolekulare Antikörperkonstrukte mit PBMCs als Effektorzellen hinzupipettiert. Nach 5-tägiger Inkubation mit Tipifarnib beziehungsweise 24-stündiger Behandlung mit Antikörperkonstrukten wurde der therapiebedingte Anstieg der Apoptoserate in den malignen THP-1 Zellen mittels durchflusszytometrischer Analyse der Modellüberstände ermittelt. Zum Ausschluss verbliebener und durchflusszytometrisch zu analysierender Zellen wurde, stellvertretend für alle Suspensionszellen, eine Anti-CD13/DAB-Färbung durchgeführt, welche negativ ausfiel. Mögliche Kollateralschäden am Endothel wurden mittels histologischen Färbemethoden an Gewebeparaffinschnitten untersucht. In der Durchflusszytometrie zeigte Tipifarnib sowohl im 2D als auch im 3D Modell äquivalente, dosisabhängige und antileukämische Auswirkungen auf die THP-1 Zellen. Bei Applikation der Antikörperkonstrukte ließ lediglich die Kombination beider Hemibodies signifikante Effekte auf die THP-1 Zellen erkennen. Dabei zeigten sich bei konstanten Konzentrationen der Antikörperkonstrukte im 3D Modell deutlich höhere Apoptoseraten (58%) als im 2D Modell (38%). Stellt man Vergleiche von Tipifarnib mit den T-Zell-rekrutierenden Antikörperkonstrukten an, so ließen sich im 2D Modell ähnliche Apoptoseraten in den THP-1 Zellen erzielen (jeweils 38% bei Anwendung von 500 nM Tipifarnib). In den 3D Modellen erzielten jedoch die niedriger konzentrierten Antikörperkonstrukte bei kürzerer Inkubationsdauer eine noch höhere spezifische Apoptoserate in den THP-1 Zellen (im Mittel 58%) als 500 nM Tipifarnib (mittlere Apoptoserate 40%). Bezüglich der Nebenwirkungen ließ sich im 3D Modell nach Applikation von Antikörperkonstrukten kein wesentlicher Einfluss auf das Endothel erkennen, während Tipifarnib/DMSO als auch die mit DMSO versetzten Kontrolllösungen zu einer dosisabhänigen Destruktion des ursprünglichen Endothelzellmonolayers führten. Damit stellt die hier beschriebene, hoch spezifische, Hemibody-vermittelte Immuntherapie einen vielversprechenden Ansatz für zukünftige onkologische Therapien dar. Mithilfe des etablierten humanen 3D in vitro Modells konnte im Vergleich zur konventionellen Zellkultur eine natürlichere Mikroumgebung für Zellen geschaffen und die Auswirkungen der Testsubstanzen sowohl auf maligne Zellen, als auch auf die Gefäßstrukturen untersucht werden
In Germany every year about 500,000 people contract cancer whereof about 12,000 have leukemia [1]. Among all types of leukemia, acute myeloid leukemia (AML) has the worst prognosis so that there is an increased need for research. In addition many potential therapeutic agents, which had been very promising in previous preclinical tests, subsequently performed poorly in clinical studies [8]. The aim of this work was to establish a 3D in vitro blood vessel /tissue model as an enhanced preclinical test system for therapeutic agents, which could contribute to successful treatment of leukemia. The 3D blood vessel model consists of human primary endothelial cells growing as a monolayer on the serosa site of a decellularized porcine intestinal collagen matrix (called SIS-Ser). After 14 days in cell culture non-adherent THP-1 cells (AML-M5) and Tipifarnib or control solution, or other bimolecular antibody constructs and PBMC as effector cells were added to the experimental setting. After 5 days treatment with Tipifarnib or 24 hours with antibody constructs the therapy related effects on THP-1 cells were observed by flow cytometric analysis of the model remants. For exclusion of adherent suspension cells on the matrix an anti CD-13/DAB labeling was carried out, which was negative. Damaging effects on endothelial cells were assessed by histological staining of paraffin sections. In 2D as well as in 3D tipifarnib showed equivalent dose-dependent antileukemic effects on THP-1 by flow cytometry. After application of antibody constructs only the combination of both hemibodies showed significant effects on THP-1. While having constant concentrations in 2D and 3D the antibody constructs resulted in higher apoptotic rate in 3D (58%) than in 2D (38%). In comparison to tipifarnib, the t-cell recruting antibody constructs resulted in a similar apoptotic rate in THP-1 in 2D (38% when using 500 nM tipifarnib) whereas they had higher specific effects on THP-1 in 3D by a shorter incubation period and lower concentrations (58% versus 40% after incubation with 500 nM tipifarnib). Concerning side effects, the hemibodies had no significant influence on the endothelial monolayer whereas tipifarnib/DMSO and DMSO alone led to damage in a dose-dependent manner. So highly specific hemibody- mediated immunotherapy shows a promising approach for future cancer treatment. With this human 3D in vitro model a more natural mico-environment was created for the cells in comparison to conventional cell cultures and it is was possible to investigate the anti-leukemic effects of therapeutic drugs as well as their impact on the endothelial monolayer

Die Prävention einer Restenose nach PTCA ist eines der wichtigsten Ziele für Forscher und Kliniker. Etwa 1,5 Millionen Interventionen werden weltweit jährlich durchgeführt und mit Hilfe von Stentimplantationen können die meisten Patienten erfolgreich behandelt werden. Jedoch kommt es in bis zu 60 % der Fälle zu einer Restenosierung des behandelten Gefässes innerhalb von etwa 6 Monaten. Für die Entwicklung der Neointima, Hauptursache der Restenose, sind Wanderung glatter Gefässmuskelzellen (GMZ) und Ablagerungen von Proteinen der extrazellulären Matrix (EZM) verantwortlich. Signalkaskaden, die über Integrin Rezeptoren vermittelt werden, spielen in der Migration von GMZ eine zentrale Rolle. Viele Integrine binden über eine spezifische Aminosäuresequenz, die sogenannte RGD Sequenz, die in verschiedenen EZM Proteinen und in auf Zelloberflächen gebundenen Immunglobulinen vorkommt. Bisher konnte von verschiedenen Integrinantagonisten, wie Antikörpern, zyklischen Peptiden, Peptidomimetika und Nicht-Peptiden, gezeigt werden, dass die die pathologische Reaktion vermindern können, was auf die Bedeutung der Integrin vermittelten Signalkaskaden in der GMZ Migration hinweist. Wir konnten zeigen, dass die Wanderung von GMZ sowohl mit einem pharmakologischen Inhibitor, wie auch durch die endogene Überexpression eines FAK Inhibitors, der über ein AAV Vektorsystem übertragen wurde, gehemmt werden konnte. So stellt die Blockade der Integrin vermittelten Signalkaskaden ein vielversprechendes Ziel für die Inhibition der Restenose nach PTCA dar. Im ersten Teil der Arbeit konnten wir nach Stimulation von humanen GMZ mit Vitronektin (VN) eine verstärkte Tyrosinphosphorylierung (PTyr) verschiedener zellulärer Proteine nachweisen. Dabei zeigte sich eine besonders signifikante Phosphorylierung eines Proteins, das mittels Immunpräzipitation als “focal adhesion kinase” (FAK) identifiziert wurde. Die erhöhte PTyr zeigte sich auch am Tyrosinrest FAK Tyr-397, der Autophosphorylierungsstelle der Kinase. Die erhöhte PTyr von FAK war abhängig von der Stimulation durch VN und nicht zu beobachten, wenn die GMZ auf Poly-L-Lysin ohne spezifische Rezeptor Ligand Interaktion adhärierten. Mit Hilfe eines Integrin V Inhibitors konnte diese rezeptorvermittelte Aktivierung in einer dosisabhängigen Weise verhindert werden. Die Inhibition der durch VN stimulierten Migration (Haptotaxis) mit Hilfe des V Inhibitors korrelierte mit der Reduktion der Aktivierung Integrin vermittelter Signalwege, im Besonderen der PTyr von FAK. Interessanterweise konnte die Blockade von Integrin V nicht nur die durch VN stimulierte Haptotaxis, sondern auch die durch Wachstumsfaktoren induzierte Chemotaxis hemmen. Die Migrationsrate wurde mit Hilfe eines modifizierten Boyden-Migrationskammer Experiments ermittelt, das ein in vitro Modell zur Untersuchung von Zellwanderung darstellt. Der V Inhibitor hemmte auch die Invasion der GMZ in eine Matrigel Matrix und die Sekretion der Matrixmetalloproteinase 2. Eine Apoptose wurde bei den verwendeten Konzentrationen nicht induziert. FAK stellt ein wichtiges Schlüsselprotein in vielen zellulären Mechanismen dar. So konnte die Beteiligung von FAK in der Regulation der Zellmigration an verschiedenen Zellarten gezeigt werden. Die Überexpression von FRNK, der C-terminalen Domäne von FAK, ist in der Lage die in vitro Migration von GMZ wie auch die Neointimabildung in einem Schweinemodell zur Entwicklung der Restenose zu verhindern. FAK stellt somit ein vielversprechendes Ziel für die Inhibition der Restenoseentwicklung nach PTCA dar. Der letzte Teil der Arbeit konzentrierte sich auf die Identifikation von Bindungspartnern der N-terminalen Domäne von FAK mit Hilfe eines bakteriellen „two hybrid“ Systems. Es wurde als ein möglicher Bindungspartner ein 17,9 kDa grosses Protein gefunden. Das humane Homolog ist als AGS4 bezeichnet und stellt einen GTPase Aktivator dar. Es zeigte sich, dass es in der Lage ist, mit der N-terminalen Domäne von FAK zu interagieren, und dass es stark in hämatopoetischen Zellen exprimiert wird. Zusammenfassend kann man sagen, dass unsere Ergebnisse FAK als ein vielversprechendes Ziel für die Inhibition der GMZ Migration erscheinen lassen. Das Vorliegen verschiedener induzierter Signalwege kann durch die Rolle der EZM Proteine und der Wachstumsfaktoren in der Zellmigration erklärt werden. Das Ziel dieser Studie war die Signalkaskaden, die zu einer GMZ Migration und somit zu einer Restenose führen, zu unterbrechen. Die Ergebnisse zeigen, dass V Integrine und Signalkaskaden, die FAK vermittelt sind, wichtig für die Zellmigration sind. Die Unterbrechung dieser FAK vermittelten Signalwege, sei es durch einen pharmakologischen Inhibitor oder durch die Überexpression von FRNK führte zu einer Inhibition der Migration
The prevention of restenosis after percutaneous coronary intervention is a major task for researchers and clinicians in cardiovascular pharmacology. Nearly 1.5 million PTCA are performed every year worldwide and, due to the implantation of stents, most of the cases can be treated successfully. 60% of those patients develop restenosis within 6 months. SMC migration and ECM deposition are known to be responsible for neointima formation. Among many processes, integrin initiated signalling events play a central role in SMC migration. Many integrins recognize a specific RGD sequence which is present in several ECM proteins and cell surface immunoglobulin super family molecules. Until now, there are various integrin antagonists such as antibodies, cyclic peptides, peptidomimetics, and non-peptides have been shown to interfere with such pathological situations indicating the importance of integrin initiated signalling pathways in SMC migration. Therefore, in this study SMC migration induced by ECM proteins was inhibited either using pharmacological inhibitor or by overexpressing the endogenous inhibitor of FAK by AAV vector system. In the first part of the thesis, the effect of integrin-ligand stimulation on hCASMCs was studied. The tyrosine phosphorylation of many cellular proteins was observed from serum starved hCASMCs replated on VN but not on PL coated plates. The major tyrosine phosphorylated protein was identified as FAK by immunoprecipitation and also phosphorylation was found at Tyr 397, the autophosphorylation site of FAK. Further, VN induced the dose dependent migration of hCASMCs in haptotaxis assay. The integrin v inhibitor was used to block those ECM stimulated integrin signalling pathways and cell migration. It inhibited the ECM stimulated tyrosine phosphorylation in a dose dependent manner. Interestingly, specific potent antagonism of integrin v abrogated both ECM induced haptotaxis and growth factor induced chemotaxis. The inhibition of migration is consistent with the replating assay results that show interference with integrin induced signalling pathways particularly the FAK tyrosine phosphorylation. The integrin v inhibitor also is able to interfere with hCASMC invasion through matrigel by reducing MMP-2 secretion. Importantly, integrin v inhibitor did not induce the apoptosis in hCASMCs. FAK is a key player in many cellular events and its involvement in cell migration was extensively studied in various cell types. The present study explored the function of FAK in hCASMC migration by overexpression of FRNK, the C-terminal domain of FAK. Overexpression of FRNK inhibited the in vitro SMC migration as well as the neointima formation in a porcine restenosis model in vivo. The last part of this thesis focused on the identification of putative binding partners for the N-terminal domain of FAK by bacterial two-hybrid screen. One of the interesting binding partners was a putative protein of 17.9 kDa. Its human homolog is AGS4, which acts as a GTPase activator. The preliminary results revealed that it is able to interact with N-FAK domain and its expression is high in haematopoietic cells. Taken together the above results suggest that integrin v and FAK are promising targets for inhibition of SMC migration. Disruption of FAK-mediated signalling pathways by a pharmacological inhibitor or by overexpression of FRNK, which acts as dominant-negative regulator, resulted in decreased migration of SMCs and thus can lead to reduction of neointima formation

Zerebrovaskuläre kavernöse Malformationen (CCM) sind Blutgefäßfehlbildungen, welche hauptsächlich im Gehirn vorkommen. Sie sind gekennzeichnet durch stark dilatierte kapillarähnliche Gefäße mit niedriger Flussrate („slow-flow lesions“). Intervenierendes Gehirnparenchym fehlt ebenso wie Perizyten oder glatte Gefäßmuskelzellen. Die klinischen Symptome reichen von starken Kopfschmerzen über Epilepsie bis hin zum Schlaganfall. Dennoch bleiben viele Kavernomträger aufgrund unvollständiger Penetranz ihr Leben lang asymptomatisch. Die Prävalenz beträgt ca. 0,5% in der Gesamtbevölkerung. Es gibt sowohl sporadische als auch dominant vererbte Krankheitsformen. In den letzten Jahren konnten 3 Gene ursächlich mit der Krankheit in Verbindung gebracht werden. Mutationen in CCM1, CCM2 oder CCM3 führen zu einem nicht unterscheidbaren klinischen Phänotyp. Alle drei Proteine bilden einen ternären Komplex in vitro, was eine Beteiligung an einem gemeinsamen molekularen Signalweg bekräftigt. Während die Proteine CCM1 und CCM2 in den letzten Jahren umfangreich erforscht wurden, ist über das CCM3-Protein bis heute wenig bekannt. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass CCM3 eine wichtige Rolle in der Angiogenese spielt und diese bei Überexpression in humanen Endothelzellen stark negativ reguliert: die Migration, die Proliferation und die Fähigkeit, kapillarähnliche Strukturen in Matrix-Gelen zu bilden kommt nahezu zum Erliegen. Ein gegenläufiger Effekt nach siRNA induziertem Knock-down von CCM3 war weniger stark ausgeprägt. Einzig die Fähigkeit, gefäßähnliche Strukturen in Matrigelen zu bilden, war erhöht. Um weiterhin Klarheit über die intrazellulären, von CCM3 beeinflussten Signalwege zu schaffen, wurden Tyrosin Kinase Arrays durchgeführt, bei welchen CCM3-überexprimierende HUVEC Lysate mit Kontrolllysaten verglichen wurden. Dabei stellte sich heraus, dass 5 Substrate signifikant erhöht phosphoryliert wurden: der Discoidin Domänen Rezeptor 1 (discoidin domain receptor; DDR1), die duale spezifitätstyrosinphosphorylierungsregulierte Kinase 1A (dual specificity tyrosine-phosphorylation-regulated kinase 1A; DYR1A), die Protoonkogen Tyrosin- Protein Kinase FER (proto-oncogene tyrosine-protein kinase FER; FER), die fynbezogene Kinase (Fyn-related kinase; FRK) und die phosphoinositolabhängige Kinase 1 (Phosphoinositide-dependent kinase 1, PDPK-1). Im Folgenden bestätigten Western Blot, dass die Überexpression von CCM3 in Endothelzellen die phosphoinositolabhängige Kinase 1 und die nachgeschaltete Serin-Threonin Kinase Akt/PBK aktiviert, welche ein bedeutsames Überlebenssignal der Zelle darstellt. Schließlich konnte gezeigt werden, dass CCM3 nicht nur antiangiogen, sondern auch antiapoptotisch wirkt. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit legen nahe, dass CCM3 für die Integrität des ruhenden, adulten Endothelbettes wichtig ist
Cerebral cavernous malformations are slow-flow vascular lesions, mainly located in the brain. They consist of blood-filled dilated capillary-like vessels without brain parenchyma or mural cells. Clinical symptoms include intense headaches, epilepsy and stroke. However, about 40% of lesion carriers live without any symptoms throughout their lives due to incomplete penetrance. The disease prevalence is 0.5% in the population. Sporadic as well as autosomal-dominantly inherited familial forms exist. In recent years, 3 disease-related genes have been identified. Mutations within CCM1, CCM2 or CCM3 lead to indistinguishable clinical phenotypes. All three proteins form a ternary complex in vitro, confirming their participation in one main signaling pathway. While CCM1 and CCM2 have been explored to a great extent over the past years, little is known about CCM3 and its function so far. In this study, we show that CCM3 plays an important role in angiogenesis. Upon overexpression it has strong negative effects in endothelial cells. The ability to migrate, proliferate and to form capillary-like structures in matrix gels is significantly impaired. Knockdown experiments with siRNA against CCM3 did not reveal such distinct effects. Only the ability to form capillary-like structures was elevated. To identify signaling pathways modulated by CCM3, tyrosine kinase arrays were conducted. Lysates from HUVECs overexpressing CCM3 were compared with control lysates. Five substrates revealed significantly increased phosphorylation: the discoidin domain receptor 1 (DDR1), the dual specificity tyrosine-phosphorylation-regulated kinase 1A (DYR1A), the proto-oncogene tyrosine-protein kinase FER (FER), the fyn-related kinase (FRK) and the Phosphoinositidedependent kinase 1 (PDPK-1). The candidate 3-Phosphoinositide-dependent protein kinase- 1 is an important upstream activator of the serine-threonine kinase Akt/PKB. Subsequent experiments confirmed and demonstrated that p-PDPK-1 and p-Akt are activated in lysates overexpressing CCM3. In agreement with the fact that Akt is important for cell survival, we could finally show that CCM3 is both antiangiogenic and antiapoptotic. Our data suggest that CCM3 plays a role in maintaining quiescence of adult vascular endothelial cells