La myosine est une protéine motrice impliquée dans la contraction du muscle lisse. Un de ces isoformes, appelé (+)insert lui procure une vélocité accrue. L’objectif de cette étude était d’évaluer la contribution de cet isoforme au bronchospasme observé chez les chevaux atteints de souffle, un modèle d’asthme humain. Nous avons procédé à l’analyse de l’expression génique de l’isoforme (+)insert dans les voies respiratoires de chevaux issus de 3 cohortes afin d’évaluer 1) la présence de cet isoforme chez les chevaux atteints de souffle ; 2) la réversibilité de son expression avec 2 traitements usuels (corticostéroïdes inhalés et retrait antigénique); et 3) la cinétique de réapparition de l’isoforme suite à une période de rémission de la maladie. Les résultats révèlent 1) une expression augmentée de l’isoforme (+)insert dans l’ensemble de l’arbre bronchique des chevaux atteints de souffle en exacerbation comparée aux contrôles et aux chevaux en rémission ; 2) les deux traitements conduisent à une réduction de l’expression de l’isoforme, mais l’administration de corticostéroïdes mène à une diminution plus rapide que celle induite par le retrait antigénique; et 3) une période de 30 jours ou plus d'exposition antigénique est nécessaire pour la réapparition de l’isoforme (+)insert dans l’arbre bronchique des chevaux atteints de souffle. Cette étude montre pour la première fois une modulation et une réversibilité de l’expression de l'isoforme (+)insert de la myosine en fonction du statut médical du sujet. Les données suggèrent que cet isoforme pourrait faire partie d’un mécanisme protecteur activé en réponse à une exposition antigénique prolongée. / Myosin is a motor protein implicated in smooth muscle contraction. The (+)insert isoform doubles smooth muscle velocity. The aim of the study was to evaluate the contribution of the fast contracting myosin isoform to bronchospasm in heaves-affected horses as model of human asthma. Gene expression analysis of the (+)insert myosin isoform in equine airways was performed in three different cohorts to evaluate 1) its presence and anatomical location in heaves-affected horses; 2) the reversibility of its expression with two common therapies (inhaled corticosteroids and antigen avoidance); and 3) its kinetics of reappearance following a chronic antigen exposure. Results showed 1) a significantly increased expression of the (+)insert isoform at all levels of the bronchial tree of horses with heaves in clinical exacerbation when compared to control horses and heaves-affected horses in clinical remission; 2) both treatments reduced the fast isoform expression in horses’ lower airways, but the administration of corticosteroids led to a faster response; and 3) (+)insert isoform does not increase in airways of all horses with heaves within 30 days of antigen exposure. The study shows for the first time a modulation of the fast contracting myosin isoform with the disease status. Data also suggest that (+)insert isoform is part of a protective mechanism enhanced in response to a prolonged antigen exposure.

La myosine est une protéine motrice impliquée dans la contraction du muscle lisse. Un de ces isoformes, appelé (+)insert lui procure une vélocité accrue. L’objectif de cette étude était d’évaluer la contribution de cet isoforme au bronchospasme observé chez les chevaux atteints de souffle, un modèle d’asthme humain. Nous avons procédé à l’analyse de l’expression génique de l’isoforme (+)insert dans les voies respiratoires de chevaux issus de 3 cohortes afin d’évaluer 1) la présence de cet isoforme chez les chevaux atteints de souffle ; 2) la réversibilité de son expression avec 2 traitements usuels (corticostéroïdes inhalés et retrait antigénique); et 3) la cinétique de réapparition de l’isoforme suite à une période de rémission de la maladie. Les résultats révèlent 1) une expression augmentée de l’isoforme (+)insert dans l’ensemble de l’arbre bronchique des chevaux atteints de souffle en exacerbation comparée aux contrôles et aux chevaux en rémission ; 2) les deux traitements conduisent à une réduction de l’expression de l’isoforme, mais l’administration de corticostéroïdes mène à une diminution plus rapide que celle induite par le retrait antigénique; et 3) une période de 30 jours ou plus d'exposition antigénique est nécessaire pour la réapparition de l’isoforme (+)insert dans l’arbre bronchique des chevaux atteints de souffle. Cette étude montre pour la première fois une modulation et une réversibilité de l’expression de l'isoforme (+)insert de la myosine en fonction du statut médical du sujet. Les données suggèrent que cet isoforme pourrait faire partie d’un mécanisme protecteur activé en réponse à une exposition antigénique prolongée. / Myosin is a motor protein implicated in smooth muscle contraction. The (+)insert isoform doubles smooth muscle velocity. The aim of the study was to evaluate the contribution of the fast contracting myosin isoform to bronchospasm in heaves-affected horses as model of human asthma. Gene expression analysis of the (+)insert myosin isoform in equine airways was performed in three different cohorts to evaluate 1) its presence and anatomical location in heaves-affected horses; 2) the reversibility of its expression with two common therapies (inhaled corticosteroids and antigen avoidance); and 3) its kinetics of reappearance following a chronic antigen exposure. Results showed 1) a significantly increased expression of the (+)insert isoform at all levels of the bronchial tree of horses with heaves in clinical exacerbation when compared to control horses and heaves-affected horses in clinical remission; 2) both treatments reduced the fast isoform expression in horses’ lower airways, but the administration of corticosteroids led to a faster response; and 3) (+)insert isoform does not increase in airways of all horses with heaves within 30 days of antigen exposure. The study shows for the first time a modulation of the fast contracting myosin isoform with the disease status. Data also suggest that (+)insert isoform is part of a protective mechanism enhanced in response to a prolonged antigen exposure.

Le cytomégalovirus (CMV), un β-herpes virus, est considéré comme un modèle d'immuno-évasion virale. Il s'agit d'un agent pathogène opportuniste fréquent chez les patients immunodéprimés et une cause majeure de malformations congénitales lors de l'acquisition in utero. Le CMV code pour des protéines (i) qui empêchent la présentation de l'antigène aux lymphocytes T αβ notamment par l'inhibition de l'expression des molécules HLA-I et (ii) qui suppriment les fonctions des cellules NK en imitant ou en régulant à la baisse les ligands des récepteurs NK (NKR). Ces mécanismes d'évasion ne devraient pas affecter les lymphocytes T γδ dont la reconnaissance antigénique est indépendante du HLA-I, et d’ailleurs leur réponse au CMV a été largement rapportée dans de nombreux contextes physiopathologiques. Notre objectif était de comprendre comment les mécanismes d’immuno-évasion du CMV affectent la réponse des lymphocytes T γδ. Nous avons utilisé des adénovirus recombinants exprimant chacun des quatre gènes du CMV impliqués dans l’inhibition de l’expression du HLA-I, et un mutant du HCMV déficient pour ces 4 gènes (CMV-∆US). Nous avons observé une induction de l'expression de HLA-I par l'adénovirus control, et une inhibition par US2, US3 et US11. Lors de l'utilisation de CMV-∆US, les cellules infectées exprimaient beaucoup plus de HLA-I que les cellules infectées par CMV-WT. De façon intéressante et à l’opposé des lymphocytes T αβ, les lymphocytes T γδ produisent plus d'IFNy en présence de fibroblastes infectés par le CMV-WT, qu’avec des fibroblastes infectés par CMV-∆US. Ces résultats indiquent que les molécules HLA-I régulent les lymphocytes T γδ grâce à des mécanismes qui sont en cours d'investigation dans notre équipe. Les processus d'échappement immunitaire développés par le CMV pourraient ainsi favoriser la réponse des lymphocytes T γδ par rapport à celle des lymphocytes T αβ et expliquer le rôle important des cellules T γδ dans le contrôle du virus chez les individus immunodéprimés. D'autre part, les acides nucléiques et les protéines du HCMV ont été trouvés dans les tissus tumoraux, mais la relation précise entre le HCMV et le cancer reste un sujet de débat. La plupart du temps, HCMV est décrit comme un virus oncomodulateur avec un rôle pro-tumoral. Notre objectif était d'utiliser le modèle de la souris pour tester in vivo l'impact de CMV de souris (MCMV) sur la croissance des cellules tumorales. Nous avons observé que MCMV pourrait inhiber la croissance de tumeurs sous-cutanées de côlon MC38 chez les souris immunodéficientes. Encore plus surprenant lorsque l'on considère la spécificité d’espèce des CMV, l'infection par le MCMV inhibe de la même façon la croissance des cellules cancéreuses du côlon humain HT29, qui n’est pas affectée par le HCMV. In vitro, les protéines MCMV précoces (IE-1) sont détectées dans des cellules cancéreuses humaines et murines après l'infection. Cependant, peu de cellules cancéreuses sont retrouvées positives pour le MCMV dans les tumeurs HT29 prélevées sur des souris infectées par le MCMV. De manière surprenante, le MCMV inhibe la prolifération des cellules cancéreuses de côlon humain contrairement au HCMV. De plus, la transcription de l'interféron β humain est induite après une infection par le MCMV. Cette induction n'a pas été observée après l'infection par le HCMV. En conclusion, nos données suggèrent un potentiel effet anti-tumoral de MCMV sur les cellules cancéreuses du côlon humain (HT29), qui pourrait être au moins partiellement médiée par l'interféron β. Ces résultats ouvrent la voie à l'utilisation potentielle du MCMV en tant que traitement du cancer du côlon humain. / Cytomegalovirus (CMV), a Beta Herpes virus, is considered as a paradigm for viral evasion.It is an important opportunistic pathogen in immunocompromised patients and a major cause of congenital birth defects when acquired in utero. CMV encodes molecules to prevent antigen presentation to αβ T cells through inhibition of MHC Class I expression and to suppress NK cell functions by mimicking or down-regulating ligands of NK receptors (NKR). These evasion mechanisms are not expected to affect γδ T cells and, as a matter of fact, their response to CMV has been widely reported in many different physiopathological contexts as well as in CMV-seropositive healthy donors (Dechanet et al, 1999)( Scheper, 2013). Our aim was to understand how CMV induce γδ T cell response. We used recombinant adenoviruses expressing each of the four US genes, and a mutant HCMV deleted for these 4 genes (CMV-DUS). We observed an induction of HLA-I expression by the control adenovirus, and an inhibition by US2, US3 and US11. When using CMV-DUS, infected cells expressed much more native HLA-I than CMV-WT infected cells. Interestingly and in sharp contrast to αβ T cells, γδ T cell were activated to produce IFNg when cultured with fibroblasts infected with CMV-WT, but not when fibroblasts were infected with CMV-DUS. These results indicate that HLA-I molecules regulate γδ T cells through mechanisms that are under investigation in our team. The immune escape processes developed by CMV could thus promote γδ over αβ T cell response and explain the important response of γδ T cells to the virus in immunosuppressed individuals.

Thesis (Ph.D.)--University of Alabama at Birmingham, 2009. / Title from PDF title page (viewed on July 16, 2010). Includes bibliographical references.

The antibody class switch is achieved by DNA recombination between the sequences called switch (S) regions located 5' to immunoglobulin (Ig) heavy chain constant (CH) region genes. This process can be induced in cultured B cells by polyclonal stimulation and switching can be directed to specific antibody classes by certain lymphokines. These stimuli may regulate the accessibility of CH genes and their S regions to a recombinase as indicated by hypomethylation and transcriptional activity. For example, RNAs transcribed from specific unrearranged (germ-line) CH genes are induced prior to switching under conditions that promote subsequent switching to these same CH genes. The function of transcription of these germ-line CH genes is unknown. How stimuli regulate the accessibility of CHgenes is also unclear. I report in this dissertation the structure of the RNA transcribed from the unrearranged Cγ1 gene in mouse spleen cells treated with LPS plus a HeLa cell supernatant containing recombinant interleukin 4 (rIL-4). I will also show that an 150-bp region upstream of the first initiation site of germ-line γ1 RNA contains promoter and enhancer elements responsible for basal level expression and inducibility by phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) and synergy with IL-4 in an IgM+ B cell line, L10A6.2, and an IgG2a+B cell line, A20.3. The germ-line γ1 RNA is initiated at multiple start sites 5' to the tandem repeats of the γ1 switch (Sγ1) region. As is true for analogous RNAs transcribed from other unrearranged genes, the germ-line γ1 RNA has an I exon transcribed from the region 5' to the Sγ1 region.. The Iγ1 exon is spliced at a unique site to the Cγ1 gene. The germ-line γ1 RNA has an open-reading frame (ORF) that potentially encodes a small protein 48 amino acids in length. Elements located within the 150 bp region 5' to the first initiation site of germ-line γ1 RNA are necessary and sufficient to confer inducibility by PMA and synergy with IL-4 to a minimal thymidine kinase (TK) promoter in L10A6.2 cells but are not sufficient to confer this inducibility in A20.3 cells. Linker-scanning mutations demonstrated that these multiple elements function in a mutually dependent manner as indicated by the fact that mutation of any single element will decrease constitutive expression and inducibility by PMA and PMA plus IL-4. This 150-bp region contains several consensus sequences that bind to known or putative transcription factors, including a C/EBP binding site/IL-4 response element (in the promoter for Ia Aαkgene), four CACCC boxes, a PU box, a TGFβ inhibitory element (TIE), an interferon-αβ response element (αβIRE), and an AP-3 site. My results begin to provide a description of the mechanism of regulation of the accessibility of unrearranged germ-line Sγ1-Cγ1 gene. By activating the germ-line γ1 promoter, IL-4 induces transcription of germ-line γ1 RNA, thereby inducing accessibility of the Sγ1-Cγ1 gene. By inhibiting expression of the germ-line γ1 promoter, IFNγ and TGFβ down-regulate transcription of germ-line γ1 RNA, thus reducing the accessibility of the Sγ1-Cγ1 gene. My results also suggest that signaling via the antigen receptor on B cells may be involved in induction of switch to IgG1. Furthermore, this is the first case reported in which multiple functionally interdependent elements are needed to respond to PMA.

Resumo: O hábito de fumar apresenta importante impacto na saúde da população. A associação entre fumo e doença cardiovascular tem sido amplamente explorada em relação à aterosclerose. Recentemente, evidências clínicas e experimentais sugerem que a exposição ao cigarro pode modular o processo de remodelação ventricular. O objetivo desse estudo foi avaliar o papel do inibidor da enzima conversora da angiotensina no processo de remodelação induzido pela exposição à fumaça do cigarro. Ratos Wistar foram distribuídos em três grupos: 1) grupo controle (C, n=8); 2) grupo exposto à fumaça do cigarro (EFC, n=8); 3) grupo exposto à fumaça do cigarro e recebendo 20 mg/kg/dia de lisinopril (EFC-LIS, n=8). Após dois meses os animais foram submetidos ao estudo funcional, morfométrico, e bioquímico. Para a análise estatística foi utilizado o teste de variância ANOVA complementado por Holm-Sidak, o teste Kruskal-Wallis complementado por Tukey e o teste Mann-Whitney. O nível de significância foi 5%. A pressão sistólica caudal foi menor no grupo EFC-LIS (C = 116 ± 27, EFC = 126 ± 16, EFC-LIS = 89 ± 12 mmHg; p = 0,003) em relação aos grupos C e EFC; o grupo EFC apresentou maior valor do diâmetro sistólico do ventrículo esquerdo, corrigido pelo peso (C = 8,25 ± 2,16, EFC = 11,76 ± 1,20, EFC-LIS = 9,27 ± 2,00 mm/kg; p = 0,003), em comparação aos grupos C e EFC-LIS; o diâmetro diastólico do ventrículo esquerdo ajustado pelo peso foi maior nos grupos EFC e EFC-LIS... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The habit of smoking has important impact on population health. The association between tobacco and cardiovascular disease has been widely explored in relation to atherosclerosis. Recently, clinical and experimental evidences suggest that the exposure to tobacco smoke can modulate the process of ventricular remodeling. The objective of that study was to evaluate the role of the angiotensin-converting enzyme inhibitor on cardiac remodeling induced by tobacco smoke exposure. Wistar rats were allocated in three groups: 1) group control (C, n=8); 2) group exposed to tobacco smoke (EFC, n=8); 3) group exposed to tobacco smoke and treated with lisinopril 20mg/kg/day (EFC-LIS, n=8). After two months the animals were submitted to the functional study, morphometric, and biochemical. For the statistical analysis was used the ANOVA test of variance complemented by Holm-Sidak, the test Kruskal-Wallis complemented by Tukey and the test the Mann-Whitney. The significance level was 5%. Results: the caudal systolic pressure was smaller in the group EFC-LIS (C = 116 ± 27, EFC = 126 ± 16, EFC-LIS = 89 ± 12 mmHg; p = 0,003) in relation to the groups C and EFC; the group EFC presented higher value of the systolic diameter of the left ventricle, corrected by body weight (BW) (C = 8,25 ± 2,16, EFC = 11,76 ± 1,20, EFC-LIS = 9,27 ± 2,00 mm/kg; p = 0,003), in comparison with the groups C and EFC-LIS; the diastolic diameter of the left ventricle, adjusted by BW was higher in the groups EFC e EFC-LIS (C = 18,42 ± 3,57, EFC = 22,94 ± 1,98, EFC-LIS = 22,05 ± 1,30 mm/kg; p = 0,003); the relationship EPP/DDVE was smaller in the group EFC-LIS in relation to the control (C = 0,20 (0,18-0,23), EFC = 0,15 (0,14-0,18), EFC-LIS = 0,14 (0,14-0,18); p = 0,026). The group EFC presented smaller ejection fraction... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Leonardo Antonio Mamede Zornoff / Coorientador: Sergio Alberto Rupp Paiva / Banca: Fernanda M. Cosolim-Colombo / Banca: Wilson Natrus / Banca: Beatriz B. Matsubara / Banca: Katashi Okoshi / Doutor

La commutation de classe (CSR) est une étape clef de la réponse immunitaire. Ce phénomène va permettre de changer le type d’immunoglobuline (Ig) produite en réponse à un antigène donné. Ces Ig seront ensuite produites par les plasmocytes, qui constituent le stade ultime de la différenciation de la lignée cellulaire B. Lors de dérèglements de la prolifération de ces cellules, certaines Ig monoclonales anormales peuvent être produites et conduire à des situations pathologiques. La première partie de ce travail s’inscrit dans une logique de compréhension des éléments minima requis pour l’établissement de ce phénomène de CSR. Grace à un modèle animal d’insertion dirigée dans le locus kappa murin, naturellement ciblé par l’enzyme AID responsable de ce phénomène, nous avons mis en évidence que la présence de deux régions « switch » transcrites et fortement mutées par AID, n’était pas suffisante pour permettre ce phénomène. Un modèle murin reproduisant une maladie due à une Ig anormale a aussi été établi. Ce modèle de HCDD (Heavy Chain Deposition Disease) nous a permis de mettre en évidence la nécessité de la délétion du CH1 des chaînes lourdes d’Ig pour la génération des dépôts et nous a également permis de montrer que l’efficacité des thérapies à base d’inhibiteur de protéasome observée chez les patients atteint de HCDD, était en partie due à l’Ig pathogène elle-même, qui induit une élévation du stress du réticulum endoplasmique (UPR) au sein des plasmocytes producteurs de ces Ig. / Class Switch Recombination (CSR) is a key step during the immune response. CSR results in a switch to a more specific Ig isotype in response to a specific antigen. Plasma cells, the ultimate stage of B cell lineage differentiation, will synthesize this Ig. During plasma cell disorders, the production of an abnormal monoclonal Ig can lead to pathogenic situations. The aim of the first part of this study is to determine the minimal requirements for CSR induction with a mouse model in which we inserted a “switch cassette” composed of two transcribed S regions into a kappa locus which is naturally targeted by AID. However, despite efficient transcription and AID targeting of S regions, the “switch cassette” was not sufficient to induce effective CSR. We also developed a mouse model of HCDD (Heavy Chain Deposition Disease) which reproduced typical Randall-type renal lesions due to production of a pathogenic truncated heavy chain. This model demonstrated that the effective response to proteasome inhibitors observed in patients, is the consequence of the presence of a truncated HC that sensitizes plasma cells to this type of therapy through an elevated unfolded protein response (UPR).

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第22148号 / 医博第4539号 / 新制||医||1039(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 坂井 義治, 教授 小西 靖彦, 教授 滝田 順子 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Das Chemokine SDF-1α und sein Rezeptor CXCR4 sind in eine Vielzahl biologischer Prozesse, wie der Organogenese, der Hämatopoese und der Immunantwort involviert. Die Entdeckung des alternativen SDF-1α-Rezeptors CXCR7 bewirkte eine erneute Untersuchung der Funktion des SDF-1-Systems in diesen Vorgängen. CXCR7 ist in der Lage, je nach Gewebe- oder Zelltyp, als \'Scavenger\'-Rezeptor, Modulator des CXCR4 oder selbstständig aktiver Rezeptor zu agieren. In dieser Arbeit wurde untersucht, inwiefern beide Rezeptoren im Verlauf der Entwicklung der Muskulatur exprimiert werden, welche Aufgabe sie dabei übernehmen und ob sich Rückschlüsse auf die Muskelregeneration daraus ableiten lassen. Hierfür erfolgten in vitro-Untersuchungen an C2C12-Zellen und die anschließende Analyse der Expression von CXCR4, CXCR7 und SDF-1α in der sich entwickelnden Gliedmaßenmuskulatur von Wildtyp- und mdx-Mäusen. Die Untersuchung von C2C12-Zellen zeigte in allen Differenzierungsstadien eine detektierbare Menge von CXCR4 und eine zunehmende Expression des CXCR7. Die Behandlung der Zellen mit SDF-1α führte zu einer Phosphorylierung von Erk1/2 und PKCζ/λ und hemmte gleichzeitig deren Differenzierung. Nach einer Blockierung des CXCR4 mit seinem pharmakologischen Antagonist AMD3100 oder nach Hemmung der Expression durch spezifische siRNA blieb die Aktivierung des Signalweges aus und der hemmende Einfluss des SDF-1α auf die Differenzierung verschwand vollständig. Im Gegensatz dazu blieben nach der pharmakologischen Blockierung oder durch siRNA vermittelten Expressionshemmung des CXCR7 alle SDF-1α induzierten Effekte vollständig erhalten. Eine Untersuchung des Signalweges am dritten Tag der Differenzierung zeigte keine Aktivierung von Erk1/2. Ebenso blieb Erk1/2 nach einer Hemmung der Expression des CXCR4 unphosphoryliert. Im Gegensatz dazu fand nach einer Hemmung der Expression des CXCR7 mit spezifischer siRNA erneut eine Aktivierung des Signalweges statt. Weiterhin konnte in vivo festgestellt werden, dass die Expression des CXCR4 in der Muskulatur während der embryonalen Entwicklung am höchsten ist und bereits kurz nach der Geburt stark abnimmt, wenn die sekundäre Muskelentwicklung abgeschlossen ist. Die Expression des CXCR7 hingegen steigt perinatal an und bleibt bis zum Erwachsenenalter bestehen. Zusammengefasst zeigen diese Ergebnisse, dass CXCR4 aktiv das Signalgeschehen von SDF-1α in der Myogenese vermittelt und somit zur Differenzierungshemmung von Myoblasten beiträgt. CXCR7 hingegen wirkt als passiver SDF-1α-Scavenger und induziert somit durch eine Modulierung der extrazellulären SDF-1α-Konzentration die Differenzierung. In Übereinstimmung mit der Rolle des SDF-1α-Systems bei der Muskelentwicklung, konnte eine kontinuierliche SDF-1α- Expression im Bindegewebe um pränatale und im Endomysium von postnatalen und adulten Muskelfasern festgestellt werden. Diese SDF-1α-Expression stieg ebenso wie die CXCR4-Expression bei der Analyse der Muskulatur von dystrophin-defizienten Mäusen an und zeigte somit, dass dieses System auch für die Proliferation von Muskelvorläuferzellen in der regenerativen Muskulatur eine wichtige Rolle spielt. Bemerkenswerter Weise hatte diese Muskeldystrophie keinen Einfluss auf die Expression des CXCR7 und beeinflusst vermutlich dessen Funktion über einen anderen Mechanismus. Durch die offensichtlich enge Kontrolle von Muskelentwicklung und Regeneration durch CXCR4, CXCR7 und deren Liganden SDF-1α, bilden diese ein vielversprechendes therapeutisches Ziel für bestimmte Muskelerkrankungen. / The chemokine, SDF-1α, and its receptor, CXCR4, are assumed to control a multitude of biological processes such as organogenesis, haematopoesis, and immune responses. The previous demonstration that SDF-1α additionally binds to the chemokine receptor, CXCR7, currently urges a re-evaluation of the function of the SDF-1 system in these processes. In fact, depending on the tissue and cell type, CXCR7 either acts as a scavenger receptor, a modulator of CXCR4 or an independent active receptor. This thesis is dedicated to answer the following questions: Are both SDF-1α receptors expressed during muscle development? What is the actual function of these receptors during myogenesis? Is there a role of the SDF-1 system in muscle regeneration? To adress these issues both in vitro studies with the myoblast cell line, C2C12, as well as in vivo analyses on the expression of CXCR4, CXCR7 and SDF-1α in developing and regenerating limb muscles have been performed. At all stages of differentiation, C2C12 cells exhibited measurable amounts of CXCR4. In addition, in the course of differentiation C2C12 cells showed increasing expression levels of CXCR7. Treatment of the cells with SDF-1α resulted in the phosphorylation of Erk1/2 and PKCζ/λ and subsequently blocked their myogenic differentiation. Following inactivation of CXCR4 either by its antagonist, AMD3100, or by specific siRNA, SDF-1α failed to activate both pathways and in addition no longer inhibited the myogenic differentiation of C2C12 cells. By contrast, inactivation of CXCR7 remained without effects on SDF-1α-induced cell signalling and resulting inhibitory effects on myogenic differentiation. Interestingly, SDF-1α also failed to activate Erk1/2 signalling in differentiated C2C12 cells. Cell signalling in differentiated C2C12 cells was, however, restored following inhibition of CXCR7 expression, but not following inhibition of CXCR4 expression. The in vivo analysis further revealed that in limb muscles expression of the CXCR4 is highest during embryonic development with a decrease in expression levels shortly after birth when secondary muscle development is completed. Vice versa, expression levels of CXCR7 increased perinatally and remained high into adulthood. In summary, these findings unravel that CXCR4 actively mediates SDF-1α-signalling during myogenesis. The findings further provide evidence that CXCR7 acts as a scavenger receptor during myogenesis which controls myogenic differentiation by modulating extracellular SDF-1α concentration. In further agreement with a major role of SDF-1α in muscle development, SDF-1α is continously expressed by the endomysium of postnatal and adult muscle fibers. Moreover, expression of SDF-1α as well as CXCR4 is massively increased in muscles of dystrophin-deficient mice further implying that the SDF-1 system plays an equally important role during muscle development and regeneration. The pivotal role of SDF-1α in muscle development and regeneration points to the SDF-1 system as a promising therapeutical target for certain muscle diseases.

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