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Einleitung: Der Hedgehog (Hh) Signalweg ist während der Embryonalphase maßgeblich an der Spezifizierung des Zellwachstums, sowie der Zelldifferenzierung beteiligt. Im adulten Gewebe spielt Hh eine wichtige Rolle in der Hämostase verschiedener Organe, besonders bei der Regeneration nach Gewebsschädigung. Hh spielt auch bei der Karzinogenese beim Pankreaskarzinom eine elementare Rolle. Gegenwärtig ist nur wenig über die Zellen im adulten exokrinen Pankreas bekannt, die direkt auf Hh Signale reagieren.In der vorliegenden Arbeit, haben wir erstmals die direkte Auswirkung einer Überexpression von Sonic hedgehog (Shh) im adulten Pankreas der Maus im transgenen Cre/Lox Mausmodell im exokrinen und endokrinen Kompartment untersucht.

Material und Methoden: Um die Überexpression von Shh im exokrinen Kompartment des Pankreas zu evaluieren, wurden Elastase-CreERT2 Mäuse, die die Tamoxifen-induzierbare Cre-Rekombinase unter dem Elastase Promoter exprimieren mit LSL-mShh Mäusen gekreuzt. Nach Rekombination und Cre-induzierter Exzision einer LoxP-GFP-Stop-LoxP Kassette kommt es bei den resultierenden transgenen Elastase-CreERT2; LSL-mShh Mäusen zu einer Expression von Shh in den Azinuszellen des Pankreas. Für das endokrine Kompartment wurden in gleicher Weise Mäuse gekreuzt, hier jedoch unter dem Pdx1-Cre ERT2 Promoter. Da Pdx1 im adulten Pankreas nur in den Inselzellen exprimiert wird, exprimieren Pdx1-CreERT2;LSL-mShh Mäuse Shh nur im endokrinen Kompartment des Pankreas. Um die Zellen zu identifizieren, die direkt auf eine Hh Aktivierung reagieren, wurden einige Tiere zusätzlich mit einer „lacZ-knock-in“ Reportermaus gekreuzt. In diesen Mäusen ist ein Ptch Allel durch lacZ ersetzt und bietet, da Ptch ein bekanntes Zielgen von Hh ist, so die Möglichkeit, eine Aktivierung von Ptch direkt nachzuweisen. Im Alter von sechs Wochen erfolgte die Injektion von Tamoxifen zur Induktion der Rekombination. Die Ela-Cre ERT2- und die Pdx-1-CreERT2;LSL-mShh Tiere wurden dann in Gruppen (n=5) über verschiedene Zeiträume beobachtet und schließlich nach 2, 4, 6, 8, und 10 Monaten das Pankreas der Mäuse reseziert. Die Evaluierung der Shh Überexpression erfolgte durch H&E Färbung, Immunohistochemie und Immunofluoreszenz. Die LacZ Aktivität wurde durch X-gal-Färbung nachgewiesen.

Ergebnisse: In den Ela-CreERT2; LSL-mShh Mäusen fanden wir nach 4 Monaten einen bisher nicht beschriebenen Phänotyp des Pankreas, der bis zur 12 Monats-Kohorte unverändert blieb. In der H&E Färbung zeigte sich eine Expansion eines neu aufgetretenen Zelltyps, der die Azinuszellen umgab und sogar zwischen Azinus- und Inselzellen nachweisbar war (Abbildung 1 [Abb. 1]). Diese Zellen waren positiv für Vimentin, einem Marker mesenchymaler Zellen. Zudem fanden wir eine Überexpression von Nestin, einem mutmaßlichen Stammzellmarker (Abbildung 1 [Abb. 1]). Ebenso wiesen diese Zellen eine stark positive X-gal-Färbung auf, ein Zeichen der Ptch1-Expression (Abbildung 1 [Abb. 1]). In den die Pdx-1-CreERT2;LSL-mShh fanden sich keine phänotypsichen Veränderungen.

Schlussfolgerung: Wir konnten erstmals nachweisen, dass die Überexpression von Shh im exokrinen Kompartment des adulten Pankreas der Maus zum Auftreten einer neuen Zellpopulation führt. Diese Zellpopulation, die mesenchymale Marker und das Shh Zielgen Ptch1 exprimiert, ist vermutlich das Ergebnis einer Shh-induzierten epithelialen-mesenchymalen Transition, ähnlich dem Vorgang während der Embryonalphase.