Untersuchung des Mechanismus der Bradykinin Rezeptor 1 vermittelten peripheren Arteriogenese im Hinterlauf-Ligaturmodell der Maus

Abstract

Arteriogenese bezeichnet das Wachstum von präexistenten Kollateralarteriolen und den Kompensationsmechanismus nach Okklusion einer großen Hauptarterie. Diese Studie konzentriert sich auf die Analyse der Rolle des Bradykinin Rezeptor 1 (B1R) in der Arteriogenese und auf die Regulation der B1R vermittelten Arteriogenese durch Leukozyten. Zu diesem Zweck wurde in dieser Arbeit ein Arteriogenese-Femoralisligatur Modell im Hinterlauf von C57BL/6 Mäusen etabliert. Die Untersuchungen im Rahmen dieser Arbeit lieferten dabei drei grundlegende Ergebnisse: 1). Die hämodynamischen Daten zeigten, dass ab Tag 1 nach Femoralarterienligatur (FAL) rechts die Wildtyp (WT) Mäuse eine signifikant bessere Perfusionserholung im ligierten Hinterlauf zeigten, als die Bradykinin Rezeptor 1 Knockout (B1R-/-) Mäuse. Die maximale Perfusionsdifferenz zwischen den beiden Mäusen Gruppen wurde am postoperativen Tag 7 beobachtet. 2). Die immunhistologische Analyse der Adduktorenmuskeln in Hinterläufen zeigte, dass 7 Tage nach FAL rechts die Diameter der Kollateralarterien in ligierten Hinterläufen in WT Mäusen - im Vergleich zu B1R-/- Mäusen - signifikant anwachsen. Jedoch hatte sich die Dichte der Kollateralarterien 7 Tage nach FAL rechts in den ligierten und nicht-ligierten Adduktorenmuskeln in beiden Mäusen-Gruppen nicht verändert. 3). Zur Erklärung der funktionellen Rolle von zirkulierenden Blut-Leukozyten bei der B1R vermittelten Arteriogenese wurde ein Knochenmark-chimäres Mausmodell aus WT und B1R-/--Mäusen in einem Crossover-Design generiert. Nach Knochenmarktransplantation von WT Mäusen und 7 Tage nach FAL rechts nahm die kollaterale Konduktanz im ligierten Hinterlauf in chimären Mäusen deutlich zu, während die kollaterale Konduktanz in chimären Mäusen mit Knochenmark von B1R-/--Mäusen deutlich sank. In GFP-Reporter-Chimären wurde gezeigt, dass 3 Tage nach FAL rechts die GFP-positiven Leukozyten (GFP-Leukozyten haben hier einen WT-Phänotyp und sind somit B1R-positiv) im perivaskulären Bereich der wachsenden Kollateralarterien akkumulierten; die Anzahl der akkumulierten GFP- positiven Leukozyten in beiden Chimären Gruppen (GFP/WT-Chimären versus GFP/B1R-/--Chimären) war hierbei nicht signifikant unterschiedlich. Die Ergebnisse dieser Arbeit deuten darauf hin, dass die B1R Signal-Wirkung über die Rekrutierung von B1R positive Leukozyten erfolgt, welche dann eine entscheidende regulatorische Funktion für das Kollateralwachstum ausüben. Eine Aktivierung von B1R positiven Leukozyten zur therapeutischen Stimulation der peripheren Arteriogenese bietet somit neue Grundlagen für potenzielle Therapiestrategien für periphere arterielle Verschlußkrankheit.

Arteriogenesis refers to the adaptive outward growth of pre-existing collateral arterioles and is considered as an efficient compensation mechanism after occlusion of a major artery. This study focused on analysis of the roles of bradykinin receptor 1 (B1R) in arteriogenesis and the role of leukocytes in regulation of B1R-modulated-arteriogenesis. For this purpose a hindlimb femoral artery ligation model was established in C57BL/6 mice, in which arteriogenesis was induced through occlusion of the right femoral artery (FAO) in hindlimb. The research in this study provided three basic results: 1). The hemodynamic data shows that the blood flow in ligated hindlimb is better recovered in wild-typ (WT) mice than in B1R knockout mice (B1R-/-) since already 1 day post FAO. The maximum difference in blood flow recovery between the two groups was detected 7 days after femoral artery ligation. 2). Immunhistological staining of adductors in ligated hindlimbs demonstrated a significant diameter increase of collateral arteries 7 days after femoral artery ligation in WT mice as compared to that in B1R-/- mice. However, the density of collateral arteries 7 days after femoral artery ligation did not change in ligated and non-ligated adductors in both mice groups. 3). To explain the functional role of circulating leckocytes in B1R-mediated arteriogenesis, a bone marrow (BM)-chimeric mouse model was generated from WT and B1R-/- mice in a cross-over design. After BM transplantation from WT mice and 7 days after femoral artery ligation, the collateral conductance in the ligated hindlimb in chimeras rose significantly, while the collateral conductance in chimeric mice with BM from B1R-/- mice was significantly reduced. It was shown in GFP-reporter chimeras, that 3 days after femoral artery ligation the GFP-positive leukocytes (GFP leukocytes have a WT phenotype and are thus B1R-positiv) accumulated in the perivascular area of growing collateral arteries. The number of accumulated GFP-positive leukocytes in both chimeric mice (GFP/WT chimeras vs GFP/ B1R-/- chimeras) was here not significantly different. The results of this study indicate that the B1R signaling plays a crucial role in the collateral growth through recruiting B1R positive leukocytes. Therapeutic stimulation of peripheral arteriogenesis through the activation of B1R positive leukocytes provides new approaches for potential therapeutic strategies in peripheral arterial occlusive diseases.