Immune thrombocytopenic purpura (ITP) is an autoimmune disease characterized by autoantibody-mediated platelet destruction. To test the efficacy of novel sulfur compounds as alternative treatments for ITP, we used a mouse model of passive immune thrombocytopenia (PIT). Using this model, the platelet nadir could not be maintained, with platelet counts rising after day 4, despite daily anti-platelet antibody administration. We examined reticulated platelet counts by flow cytometry, and found increased thrombopoiesis in the bone marrow to be at least partially responsible for this platelet rebound. Consequentially, two improved mouse models of PIT were developed, where the platelet rebound is circumvented. The first model employs sublethal total body gamma-irradiation in combination with daily antibody administration, while the second model employs gradual escalation of the daily antibody dose. Finally, we show that none of the tested candidate compounds show efficacy in elevating platelet counts in vivo, likely due to their limited solubility.

Atherosclerosis is a multifactoral inflammatory disease that occurs in predisposed locations in the vasculature where blood flow is disturbed. In vitro studies have implicated reactive oxygen species as mediators of mechanotransduction leading to inflammatory protein expression and ultimately atherogenesis. While these cell culture-based studies have provided enormous insight into the effects of WSS on endothelial biology, the applicability to the in vivo setting is questionable. We hypothesized that low magnitude oscillatory WSS acts through reactive oxygen species (ROS) to increase expression of inflammatory cell adhesion molecules leading to the development of atherosclerotic lesions. The overall objective for this thesis was to develop an in vivo flow model that produces low magnitude oscillatory WSS which could be used to investigate the in vivo molecular mechanisms of mechanotransduction. We created a novel aortic coarctation model using a shape memory nitinol clip. The clip reproducibly constricts the aorta creating a narrowing of the lumen resulting in a stenosis. This mechanical constraint produces a region of flow separation downstream from the coarctation. We have characterized the coarctation in terms of the efficacy, pressure loss, and fluid dynamics. We then measured the endothelial response of shear sensitive redox and inflammatory markers. Lastly, we utilized genetically modified mice and mice treated with pharmacological inhibitors to investigate the mechanisms involved in the expression of WSS induced inflammatory and redox markers. We found that inducing a coarctation of the aorta using a nitinol clip uniquely created a hemodynamic environment of low magnitude oscillatory WSS without a significant change in blood pressure. Using this model we found that the in vivo endothelial phenotype associated with acutely disturbed flow was characterized by increased production of superoxide and increased expression of select inflammatory proteins. In comparison, the phenotype associated with chronically disturbed flow was characterized by a more modest increase in superoxide and increased levels of multiple inflammatory proteins. We determined that in regions of acutely disturbed flow in vivo, VCAM-1 expression was not modulated by reactive oxygen species. Additionally, p47 phox-dependent NADPH Oxidase activity does not have a functional role in WSS induced superoxide generation in the endothelium. In summary, we have created a novel murine model of low magnitude oscillatory WSS that can be used to investigate the in vivo molecular mechanisms associated with atherogenesis. While previous data obtained in vitro indicated that depletion of an individual ROS was sufficient to inhibit flow-induced inflammatory protein expression, our findings, to the contrary, showed that antioxidant treatment in vivo does not inhibit shear-dependent inflammatory protein expression. Our results suggest that atherogenesis in the in vivo environment is significantly more complicated than the in vitro environment and that parallel pathways and compensatory mechanisms are likely activated in vivo in response to WSS. These results could have significant implications in the efficacy of antioxidant treatment of atherosclerosis and could explain the complexity of results observed in clinical trials.

No description available.

Die chronisch entzündliche Erkrankung des Zahnhalteapparates, die Parodontitis, hat die Karies als Hauptursache für Zahnverlust in Deutschland abgelöst. Um Krank-heitsentstehung und Krankheitsverlauf zu verstehen und Therapiemöglichkeiten zu finden, wurden Tiermodelle für die Parodontitis entwickelt. In der vorliegenden Arbeit sollte durch orale Gabe des humanen parodonthopatho-genen Keims P. gingivalis bei Mäusen eine Parodontitis erzeugt werden. Hierzu wurden WT- und DDR1-KO-Mäuse über mehrere Wochen mit diesem Keim behandelt. Durch den immunhistochemischen Nachweis von Kollagen Typ I und Kollagen Typ III sollten die potenziellen strukturellen Veränderungen im PDL dargestellt werden. Mit den Entzündungsmarkern CD 11b und MMP-13 sollten die Entzündungsreaktionen des PDLs auf die Gabe von P. gingivalis, die dem Alveolarknochenverlust vorausgehen, nachgewiesen werden. Die immunhistochemischen Ergebnisse zeigten, dass weder bei WT- noch bei DDR1-KO-Mäusen eine Parodontitis entstanden war. Das hier angewandte Pardontitismodell scheint nicht verlässlich und reproduzierbar zu sein. Die DDR1-KO-Maus ist für eine Parodontitis nicht empfänglicher und kann somit nicht als praktikables Parodontitismodell dienen.

Für das Rett Syndrom, eine der häufigsten genetischen Ursachen für mentale Retardie-rung bei Frauen, gibt es bisher keine kausale Therapie, obwohl gentherapeutische Studi-en mit konditionellen knockout Mäusen gezeigt haben, dass es sich um eine therapierbare Erkrankung handelt. Um neue Therapien entwickeln zu können, werden Mausmodelle benötigt, die auf den beim Menschen am häufigsten gefundenen Mutation beruhen. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Mausmodell mit der häufigsten humanen Nonsense-Mutation R168X im Mecp2 Gen charakterisiert. Mit Hilfe dieses Mausmodells wurden dann die Therapieansätze der „Stop-Codon Readthrough-Therapie“ und einer Knochenmarktransplantation auf ihre Wirksamkeit in vitro und in vivo untersucht. Die Charakterisierung der Mauslinie zeigte, dass männliche MeCP2R168X-Mäuse im Gegensatz zu anderen MeCP2-Mausmodellen kein verkürztes MeCP2 Protein exprimieren. Desweiteren weisen männliche MeCP2R168X-Mäuse einen Phänotyp, inklu-sive der drastisch verkürzten Lebenspanne, auf, wie er bei bereits etablierten Mausmo-dellen für das Rett Syndrom beschrieben wurde. Dagegen zeigten weibliche, heterozy-gote MeCP2R168X-Mäuse nur einen sehr mild ausgeprägten Phänotyp verglichen mit bereits etablierten MeCP2-Mauslinien. Für die „Stop-Codon Readthrough-Therapie“ wurde die Effizienz der Aminoglykoside Geniticin, Gentamicin und Neomycin, der Komponenten NB54, NB84 und NB124, sowie der niedermolekularen Substanz PTC124 auf ihre Wirksamkeit bei der Induktion eines Readthroughs mit transfizierten HeLa-Zellen und MeCP2R168X/y-Mausohrfibroblasten in vitro untersucht. Dabei zeigte sich eine deutliche Steigerung der Readthrough-Effizienz der NB-Komponenten, gemessen an der detektierbaren Menge an MeCP2, mit zunehmender Generation (NB54 --> NB84 --> NB124) und gegenüber dem klinisch angewandten Gentamicin. Während die Behandlung mit Neomycin zu einem minimalen Readthrough-Produkt führte, zeigte die Behandlung mit PTC124 kei-nen messbaren Readthrough. Anschließend wurden männliche MeCP2R168X-Mäuse mit den in vitro getesteten Sub-stanzen, mit Ausnahme von Geniticin, behandelt. Die Expression eines MeCP2-Proteins voller Länge konnte durch keine der applizierten Substanzen induziert werden. Auch bei Behandlungen über einen längeren Zeitraum mit hohen Dosierungen, im Fall von Gentamicin nahe der LD50-Dosis und nachweisbarer intrazellulärer Aufnahme, konnte in den behandelten Tieren weder ein verkürztes noch ein MeCP2 Protein nativer Länge detektiert werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass für die „Stop-Codon Readthrough-Therapie“ für das Rett Syndrom neue Komponenten entwickelt werden oder andere Applikationswege gewählt werden müssen, da mit den derzeit verfügbaren Substanzen kein therapeutischer Erfolg erzielt werden kann. Im letzten Teil dieser Arbeit wurde die Theorie einer gestörten Phagozytose MeCP2-defizienter Mikroglia, sowie die Therapie von MeCP2-defizienten Mäusen durch eine Knochenmarktransplantation überprüft. Dabei konnte weder in vitro noch in vivo eine Veränderung der Phagozytoseaktivität der MeCP2-defizienten Mikroglia nachgewiesen werden, wie sie von Derecki und Kollegen publiziert wurde. Die Transplantation von gesundem Knochenmark führte bei männlichen MeCP2R168X-Tieren zu keiner Verlängerung der Überlebensspanne oder einer allgemeinen Abmilde-rung der Symptomatik, wie sie ebenfalls von Derecki und Kollegen publiziert wurde. Bei weiblichen Tieren führte die Transplantation gesunden Knochenmarks zu einer Verschlechterung der motorischen Fähigkeiten. Diese Ergebnisse sind im Einklang mit denen Ergebnissen der Arbeitsgruppen von An-drew Pieper, Antonio Bedalov und Jeffrey Neul, die in anderen Mausmodellen die Wir-kung der Knochenmarktransplantation untersuchten. Die Ergebnisse aller beteiligten Arbeitsgruppen legen daher nahe, dass eine Knochen-marktransplantation nach einer Ganzkörperbestrahlung keine geeignete Therapie für das Rett Syndroms darstellt.

Diabetes affects more than 382 million people worldwide and can lead to vision loss as a result of progressive degeneration of the neurovascular unit in the retina, a condition known as diabetic retinopathy (DR). Early stage DR is characterized by microangiopathies including microaneurysms, microhemorrhages, and hyperpermeability. Analyses of postmortem human retinal tissue and retinas from animal models indicate that degeneration of the pericytes, the cells that make up the outer layer of capillaries, is an early event in DR; however, the relative contribution of specific cellular components to DR pathobiology has been difficult to dissect due to the complexity of existing models.

No description available.

No description available.

Podocytes are specialized epithelial cells which wrap glomerular capillaries with numerous interdigitating foot processes (FP). Between adjacent FPs a unique junction, the slit diaphragm (SD), functions as the final blood filtration barrier. Actin organization is critical for maintaining FP structure and SD function, and the adaptor protein Nck can bind an intracellular SD component to couple it with actin regulators. Podocyte-specific deletion of Nck in mice results in proteinuria and FP effacement. To better understand FP remodelling, we have pursued a transgenic mouse model utilizing an inducible and reversible dominant negative Nck (DN-Nck) to prevent signalling to actin regulators, exclusively in podocytes. Effects of DN-Nck were first confirmed in vitro, and transgenic mice were then generated and induced to express DN-Nck. Despite obtaining several mice which exhibited a mild renal phenotype, transgene expression appeared to be lost in successive generations. Full in vivo analysis awaits generation of additional transgenic founders.

No description available.