Neue Funktionen der Phosphodiesterase 2A in Lymph- und Blutgefäßsystemen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Maike Frye
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 439891283

Endothelzellen (EZs) bilden die innere Schicht des Blut- und Lymphgefäßsystems. Die Funktion der endothelialen Barrieren wird durch Zellkontakte, Zell-Matrix-Adhäsionen und das Zytoskelett über gemeinsame und spezifische Mechanismen streng kontrolliert. Wir entdeckten kürzlich eine selektive Rolle der Phosphodiesterase 2A (PDE2A) bei der Maturation lymphatischer Zellkontakte über eine PDE2A/cGMP/p38/NOTCH-Achse. Zusammengefasst führte die Deletion von endothelialem Pde2a in Mausembryonen zu schweren lymphatischen Dysplasien, während die Blutgefäße unverändert blieben. In Abwesenheit von PDE2A konnten humane lymphatische EZs (LEZs) keine reifen Zellkontakte bilden und keinen Zellzyklus-Stillstand auslösen. Erhöhte cGMP-Spiegel in PDE2A-defizienten LEZs führten zu erhöhter p38-Phosphorylierung und reduziertem NOTCH-Signaling. NOTCH-Aktivierung durch DLL4 konnte die Maturation der Zellkontakte in PDE2A-defizienten LEZs wiederherstellen. Jüngste Erkenntnisse zeigen jetzt, dass (i) PDE2A auch in postnatalen Lymphgefäßen exprimiert wird und Pde2a Deletion zu abnormaler Klappenbildung in mesenterialen Kollektoren führt, was mit PDE2A Anreicherung in diesen Klappen übereinstimmt; und (ii) die endothelial-spezifische Deletion von Pde2a in Mausembryonen schwere kardiale Defekte verursacht, ähnlich denen bei globaler Pde2a Deletion. Überraschenderweise beeinträchtigt die kardiomyozyten (KM)-spezifische Deletion von Pde2a die Herzentwicklung nicht, obwohl PDE2A für die Regulierung der Kontraktion im ausgewachsenen Herzen bekannt ist. Dies deutet darauf hin, dass die Rolle des endothelialen PDE2A in der Herzentwicklung größer ist als bisher angenommen. Um diese Erkenntnisse weiter zu erforschen, werden wir die präzise Rolle von PDE2A im postnatalen Lymphgefäßsystem und im Herzen analysieren. Wir werden die unterschiedlichen Funktionen von PDE2A in lymphatischen und kardialen EZs untersuchen, mit einem Fokus auf neuartige Signalmechanismen und Interaktionen mit benachbarten Zellen. Für das erste Ziel untersuchen wir die Auswirkungen der Pde2a/PDE2A Deletion auf die lymphatische Morphologie, organspezifische Funktionen und Krankheitsmodelle, die mit lymphatischer Dysfunktion assoziiert sind, unter Verwendung von konfokaler und intravitaler in vivo Bildgebung, Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNAseq) und in vitro Zellkulturen organspezifischer LEZs. Für das zweite Ziel werden wir die Auswirkungen der endothelialen Pde2a/PDE2A Deletion auf die Herzentwicklung, die Funktion von KMs und die elektrophysiologische Leistung des Herzens analysieren, einschließlich scRNAseq, Ko-Kulturen von humanen LEZs mit KMs und künstlichen Herzgeweben. Zusätzlich werden wir die Verbesserung der Herzfunktion in endothelialen Pde2a-defizienten Mäusen durch adeno-assoziierte Virus-vermittelte PDE2A Überexpression testen. Ziel ist es, gezielte Strategien für LEZs und kardiale EZs zu entwickeln, um lymphatische und kardiale Dysfunktionen zu behandeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen