Direkter Zell-Zell-Kontakt von endothelialen Vorläuferzellen mit mesenchymalen Stammzellen des Knochenmarks steigert die endogene Expression von Klotho

Einleitung:

Klotho wurde als „Anti-aging-Protein“ beschrieben und eine Klotho-Defizienz ist assoziiert mit Progerie und altersassoziierten Erkrankungen wie Osteoporose, Arteriosklerose und Neurodegeneration. Zudem zeigen Klotho-defiziente Mäuse eine verzögerte Wundheilung, vermutlich bedingt durch proinflammatorische Effekte von FGF23. Klotho existiert in unterschiedlichen Formen. Aus membranständigem Klotho-Protein können sezernierte Formen abgespalten werden, die dann peripher nachweisbar sind. Daneben wird durch alternatives Splicing eine kürzere, sekretierte Variante gebildet. Mesenchymale Stammzellen (MSCs) und endotheliale Vorläuferzellen (EPCs) sind wichtige Zellpopulationen für Reparaturprozesse im erwachsenen Organismus. Bei diesen Prozessen könnte Klotho beteiligt sein.

Methode:

Mesenchymale Stammzellen des Knochenmarks (MSCs) sowie endotheliale Vorläuferzellen (EPCs) wurden einzeln und in direktem Zell-Zell Kontakt kultiviert. Mit Primer-Kombinationen, die zwischen sekretierter und vollständiger Klotho-Variante unterscheiden, wurden anschließend mRNA-Expressionsanalysen durchgeführt. Für den immunocytochemischen Protein-Nachweis wurden Antiseren gegen die KL1 Domäne der vollständigen Klotho-Form sowie ein eigens generierter, spezifisch für den Nachweis der sezernierten Form geeigneter Antikörper verwendet.

Ergebnisse:

In Vorarbeiten haben wir die globalen RNA Expressionsmuster von MSCs und EPCs einzeln und in direkter Kokultur untersucht und konnten dabei nachweisen, dass Klotho in EPCs durch den direkten Zell-Zell Kontakt mit MSCs hochreguliert wird (logFc = 2,93) Weitergehende Studien dokumentierten, dass sowohl die vollständige Klotho-Form als auch sezerniertes Klotho entsprechend reguliert werden. Von uns generierte Antiseren bestätigen in immunocytochemischen Untersuchungen die vermehrte Expression von Klotho-Protein in EPCs in Kokultur mit MSCs.

Diskussion:

Die erhöhte Expression von sezerniertem und vollständigem Klotho in EPCs durch direkten Zell-Zell Kontakt mit MSCs könnte von Bedeutung für Reparaturprozesse im muskuloskeletalen System sein. Da EPCs und MSCs als Vorläufer-Zellpopulationen aktiv in Heilungsprozesse eingebunden sind, könnte das“Verjüngungsprotein“ Klotho einen wichtigen Beitrag für die Modulation des zugehörigen Mikroenvironments aufweisen. Hierbei ist interessant, dass sowohl das membranständige als auch das sekretierte Klotho exprimiert werden, was auf unterschiedliche Funktion hinweisen könnte.