Clamping of the infrarenal aorta results in intimal hyperplasia and distinct changes of S1P receptor expression in the intima-media and adventitia

Abstract

This study established that aortic clamping is a suitable mouse model to study IH. Given the larger size of the aorta compared to carotid or femoral arteries, this model allows easy separation of the I-M and the adventitia and generates sufficient material for standard gene expression experiments. Neointimal lesions were observed at 28 days after clamping. The immunofluorescent staining of CD31 shows an early reendothelialization at 4 days. The cell marker expression measurements and medial cell counts may suggest injury-induced cell apoptosis and adventitial inflammation. Taken together, possible triggers for injury-induced IH involves endothelial denudation, VSMC apoptosis and adventitial inflammation. Given the injury-induced changes of S1P receptor expression, we assume that S1P plays an important role in response of adventitial cells to arterial injury. Increased S1PR1 and S1PR3 as well as decreased expression of S1PR2 in the adventitia, all indicate increased potential of adventitial cells to proliferate and migrate. S1P may be critical for IH in two ways, as an activator of adventitial cells and also as a chemoattractant of arterial cell to migrate towards lumen. These findings support the idea that the adventitia plays a critical role in regulating IH and that blockade of S1PS1PR1/S1PR3 signaling might be a promising pharmaceutical target to prevent restenosis in humans.

In Rahmen dieser Arbeit wurde ein experimentelles Modell der Intimahyperplasie durch Klemmen der Aorta in der Maus implementiert und untersucht. Da die Aorta im Vergleich zu Karotiden bzw. Femoralarterien ein deutlich größeres Gefäß darstellt, kann hier die Intima-Media einfach von der Adventitia getrennt werden und auch genügend Material gewonnen werden, um nachfolgend Genexpressionsmessungen mit qPCR durchzuführen. Neointimale Läsionen wurden 28 Tage nach Klemmen der Aorta gefunden. Mittels Immunofluoreszenzfärbungen von CD31 konnte zunächst eine Denudierung und anschließend eine frühe Reendothelialisierung nach nur 4 Tagen gezeigt werden. Die Bestimmungen der medialen Zellzahlen deuten auf eine Apoptose in der Media und Zellmarker für Immunzellen in der Adventitia auf eine Entzündungsreaktion der Adventita hin. All diese Veränderungen können ursächlich für die Intimahyperplasie sein. Neben diesen Veränderungen war auch die Expression von Sphingosin-1-Phospaht (S1P) Rezeptoren (S1PR) in dem untersuchten Verletzungsmodell insbesondere in der Adventitia verändert. Sowohl eine gesteigerte Expression des S1PR1 und des S1PR3 sowie auch eine verringerte Expression des S1PR2 deuten auf eine gesteigerte Proliferations- und Migrationsfähigkeit dieser Zellen hin. S1P könnte damit die Intimahyperplasie zweifach regulieren, zum einen mittels einer Aktivierung von Adventitiazellen und zum anderen in seiner Funktion als Botenstoff für mediale Zellen, der zu einer verstärkten Migration dieser Zellen in Richtung Lumen führt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass unsere Beobachtungen die Hypothese unterstützt, dass die Adventitia bei der Regulation der Intimahyperplasie eine entscheidende Rolle spielt und dass eine Blockade der S1P-S1PR1/S1PR3 Signaltransduktion einen vielversprechenden Ansatz darstellen könnte, um eine Restenose nach Gefäßoperationen im Menschen zu verhindern.