Function of Thy-1 on mesenchymal stem cells: Impact for the regulation of biological processes like inflammation, immune responses, tissue regeneration, and hematopoiesis
Final Report Abstract
Das Thy-1 (CD90) wird auf neuronalen Zellen, aktivierten Endothelzellen, Fibroblasten, mesenchymalen Stammzellen/Stromazellen (MSC) und auf einer Subpopulation von hämatopoetischen Stammzellen exprimiert. Von den meisten Forschern wird dieses Protein hauptsächlich als Marker genutzt. So wird dieses Protein zum Trennen von murinen T- und B-Zellen genutzt. Es gehört zu den Markern, um MSC zu definieren. In der Neurobiologie wird der Thy-1-Promoter genutzt, um Proteine in Nervenzellen zu exprimieren. Aber Thy-1 ist mehr als nur ein Marker. Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich seit mehreren Jahren mit der Aufklärung der Funktion dieses Proteins auf den verschiedenen Zellpopulationen. Im ersten Förderabschnitt konnten wir das Thy-1 als ein wichtiges induzierbares Adhäsionsmolekül auf aktivierten Endothelzellen charakterisieren, das die Einwanderung von myeloiden Zellen bzw. Tumorzellen in das periphere Gewebe während einer Entzündungsreaktion bzw. Tumormetastasierung kontrolliert. Im Gegensatz zum Endothel exprimieren Fibroblasten das Thy-1 permanent. Hier kontrolliert das Thy-1 die Balance zwischen Proliferation und Zelltod von Fibroblasten. Damit spielt das Thy-1 eine essentielle Rolle bei der Limitierung des Wachstums von Zellen und trägt damit zur Homöostase im Zellverbund bei. Aufbauend auf diesen Daten wurde im aktuellen Projekt die Funktion des Thy-1 auf MSC untersucht. MSC spielen eine zentrale Rolle in der Geweberegeneration. Insbesondere die Differenzierung von MSC in Adipozyten und Osteoblasten spielt eine zentrale Rolle in der Erhaltung eines gesunden Knochenstoffwechsels. Osteoporose und Adipositas resultieren z.B. aus einer gestörten osteogenen und adipogenen Differenzierung von MSC. Wir identifizierten Thy-1 als ein kritisches Molekül auf MSC, das die Osteogenese und somit die Knochenbildung fördert, während Adipogenese und Fettgewebsbildung gehemmt werden. In einem humanen Validierungsansatz konnte die Relevanz unserer Daten für die Knochen- und Fettgewebsbildung beim Menschen belegt werden. So wiesen Patienten mit einem gestörten Knochenumbau wie bei der Osteoporose reduzierte Thy-1-Serumkonzentrationen auf. Passend dazu waren auch in Patienten mit Adipositas verringerte Thy-1-Serumkonzentrationen nachweisbar. Diese Daten geben neue Einblicke in die gegenseitige Regulation von Knochen- und Fettgewebsbildung und eröffnen neue Perspektiven, um das fehlregulierte Gleichgewicht von Adipogenese und Osteogenese bei Übergewicht und Osteoporose zu überwachen und zu beeinflussen. Die Bedeutung dieser neuen Daten spiegelt sich in Publikationen in hochrangigen Fachzeitschriften wider.
Publications
- Thy-1 (CD90) promotes bone formation and protects against obesity (Science Translational Medicine; 2018 Aug 8;10(453)
AK Picke
(See online at https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aao6806)
