Der Wnt-Signalweg und sein Rezeptor Frizzled-4 – Molekulare Schalter bei der Kontrolle der enterischen, neuronalen Progenitorhomöostase

Einleitung:

Neuronale Progenitoren des enterischen Nervensystems (ENS) werden als potentielle Quelle für künftige Zellersatztherapien gehandelt. Jedoch ist bisher wenig über die molekularen Mechanismen bekannt, welche die Homöostase dieser neurogenen Nische regulieren, geschweige denn spezifische Marker, die eine zuverlässige Identifikation dieser Zellpopulation zulassen würden.

Ziele:

Ziel ist es den Einfluss des Wnt-Signalwegs auf das Proliferationsverhalten von isolierten Progenitoren des ENS zu evaluieren und dabei das Potential des Wnt-Rezeptors Frizzled-4 als neuen Oberflächenmarker für humane ENS Progenitoren zu bewerten.

Methodik:

Als Modell nutzen wir neuronale ENS Progenitoren, die aus der Tunica muscularis postnataler Mäuse und kinderchirurgischer Patienten isoliert werden. Diese werden mit Genchip-Analysen, BrdU-Inkorporationsversuchen, Immunohistochemie, Western Blot und qRT-PCR charakterisiert. Zusätlich nutzen wir FACS-basierte Zellaufreinigung und Patch-Clamp-Analysen für die Evaluation isolierter Frizzled-4-expremierender humaner ENS Zellen.

Ergebnis:

Unsere Daten zeigen eine deutliche Einflussnahme des canonischen Wnt-Signalweges auf die Proliferation muriner und humaner ENS Progenitorzellen. Dadurch konnte das neurogene Potential dieser Zellen in Kultur auf fast das Doppelte gesteigert werden. Darüber hinaus, konnten wir den Wnt-Rezeptor Frizzled-4 in humanen, intestinalen Gewebeschnitten und auch in humanen Enterosphären nachweisen. Über eine FACS-aufgereinigte Kultur konnten wir zeigen, dass Frizzled-4-expremierende Zellen, nicht jedoch Frizzled-4-negative, die Fähigkeit besitzen sich in vitro zu teilen und anschließend neuronale Phänotypen anzunehmen. Ebenso gelang uns, mit der Detektion neuronen-spezifischer, spannungsabhängiger Ionenkanäle, der Nachweis der Differenzierung dieser Zellen in funktionelle Neurone.

Schlussfolgerung:

Der canonische Wnt-Signalweg spielt eine zentrale Rolle bei der Regulation der Homöostase von ENS Progenitorzellen beim Menschen und in verschiedenen Mausmodellen. Die tiefe Verwurzelung der Wnt-Kaskade im regulatorischen Kontrollnetzwerk des menschlichen ENS wird deutlich durch unsere Ergebnisse, die den Wnt-Rezeptor Frizzled-4 als einen neuentdeckten Oberflächenmarker für ENS Progenitoren auszeichnen.