Progranulin is a secreted glycoprotein that was initially identified and characterized in our laboratory. It has roles in cancer, immunomodulation, tissue repair and neurodegenerative disease. Progranulin acts like a growth factor, it stimulates cellular proliferation, migration and blunts apoptosis. We have hypothesized that one of progranulin's major roles is as a stimulatory regulatory protein during tissue remodeling. This is exemplified in a physiological context in wound healing, when progranulin is rapidly induced in the wound. Neither quiescent dermal fibroblasts nor vascular endothelia produces progranulin, however, in wounds both cell types show a rapid induction of progranulin expression once they are activated for tissue repair. Adding progranulin to dermal wounds increases the numbers of capillaries in the wound. Progranulin stimulates fibroblasts and endothelial cell to divide and migrate through collagen matrices. It also stimulates endothelial cells to form tubular structures in Matrigel, recapitulating the formation of luminal endothelial structures during angiogenesis in vivo. Progranulin is also present in endothelial cells in highly vascularized cancers and in the placenta. We proposed therefore that progranulin may regulate angiogenesis and vascular formation. A limitation to this hypothesis has been a lack of animal models with which to test the vascular roles of progranulin in vivo. Angiogenesis is a complex process with both positive and negative regulation. It could not, therefore be assumed that the ability of progranulin to stimulate endothelial cells in vitro applied also to the intact tissue in vivo. To address this criticism we constructed mice that express progranulin specifically in their endothelial cells. Since endothelial cells form well-defined structures in vivo, altered angiogenesis due to the targeted expression of progranulin could be assessed by abnormal growth or morphology of blood vessels in vivo. Briefly, we used a Tie2-promoter/enhancer vector to create an endothelial-specific Tie2-Pgrn targeting vector. Three Tie2-Pgrn lines were generated, designated PgrnHi, PgrnMid, and PgrnLo to reflect the Tie2-Pgrn copy number. The expression and endothelial specificity of the Tie2-Pgrn construct was confirmed by qRT-PCR and immunohistochemistry. All three Tie2-Pgrn mouse lines show increased mortality at birth, and show a negative linear correlation with Tie2-Pgrn copy number. Death of Tie2-Pgrn embryos occurred after E17.5 and continued for three days post partum, after which mice that survived tended to reach maturity and appeared normal. Affected blood vessels are highly expanded, thin-walled and typically show sparse coverage with mural cells. Hemorrhage is common, ranging from small focal hemorrhages to massive internal bleeding into the body cavities. There were no vascular abnormalities in E10.5 embryos, implying that the early vasculogenic phase of blood vessel development was not altered by targeted expression of progranulin in endothelial cells. The earliest vascular abnormalities were detected at E15.5, consisting of focal hemorrhage in the brain and skin. We conclude that the endothelial-specific targeting of progranulin confirms the hypothesis that progranulin is sufficient to influence vascular formation in vivo. / La progranuline est une glycoprotéine qui a initialement été identifiée et décrite dans notre laboratoire. Elle est impliquée dans le cancer, l'immunomodulation, la réparation des tissus et les maladies neurodégénératives et agit comme un facteur de croissance; de plus, elle stimule la prolifération et la migration cellulaires et atténue l'apoptose. Nous avons émis l'hypothèse que l'un des rôles importants de la progranuline est en tant que protéine de stimulation et réglementation lors du remodelage de tissus. Dans cette thèse nous démontrons dans un contexte physiologique lors de la guérison des plaies, characterisee par l'induction rapide de la progranuline dans la plaie. Ni les fibroblastes dermiques en repos, ni l'endothélium vasculaire ne produisent de la progranuline. Cependant, dans les plaies, ces deux types de cellules montrent une induction rapide de la progranuline une fois qu'elles ont été activées pour la réparation tissulaire. L'ajout de la progranuline aux plaies dermiques augmente le nombre de capillaires dans la plaie. La progranuline stimule la division des fibroblastes et des cellules endothéliales, ainsi que leur migration à travers les matrices de collagène. Elle incite également les cellules endothéliales à former des structures tubulaires sur le Matrigel, récapitulant la formation de structures luminales endothéliales lors de l'angiogenèse in vivo. De plus, la progranuline est présente dans les cellules endothéliales dans des cas de cancers très vascularisés et dans le placenta. Nous proposons donc que la progranuline puisse réglementer l'angiogénèse et la formation vasculaire. Une des limites de cette hypothèse est le manque de modèles animaux permettant de tester les rôles vasculaires de la progranuline in vivo. L'angiogénèse est un processus compliqué. Il ne peut donc pas être supposé que la capacité de la progranuline à stimuler les cellules endothéliales in vitro puisse être également appliquée au tissu intact in vivo. Pour répondre à cette critique, nous avons élevé des souris qui expriment la progranuline dans leurs cellules endothéliales. Étant donné que les cellules endothéliales forment des structures bien définies in vivo, l'angiogenèse modifiée en raison de l'expression ciblée de la progranuline pourrait être marquée par une croissance ou une morphologie anormales des vaisseaux sanguins in vivo. En bref, nous avons utilisé un vecteur Tie2-promoteur/amplificateur pour créer un vecteur spécifique à l'endothélium qui vise Tie2-Pgrn. Trois lignées Tie2-Pgrn ont été générées, désignées PgrnHi, PgrnMid, and PgrnLo pour refléter le nombre de copie de Tie2-Pgrn. L'expression et la spécificité endothéliales de la construction Tie2-Pgrn ont été confirmées par qRT-PCR et l'immunohistochimie. Les trois lignées de souris Tie2-Pgrn montrent une mortalité à la naissance, ainsi qu'une corrélation linéaire négative avec le nombre de copie Tie2-Pgrn. La mort des embryons Tie2-Pgrn a eu lieu après E17.5 et a continué pendant trois jours post partum, après quoi les souris qui ont survécu ont tendance à arriver à maturité et semblent normales. Les vaisseaux sanguins affectés sont très élargis, à paroi mince et présentent généralement une couverture clairsemée de cellules murales. L'hémorragie est courante, allant de petites hémorragies focales à une hémorragie interne massive dans les cavités du corps. Il n'y a pas d'anomalies vasculaires dans les embryons âgés de 10.5 jours, ce qui implique que la phase précoce du développement vasculogène des vaisseaux sanguins ne fut pas altérée par l'expression ciblée de la progranuline dans les cellules endothéliales. Les premières anomalies vasculaires ont été détectées à E15.5, caractérisées par une hémorragie focale dans le cerveau et la peau. Nous concluons que le ciblage spécifique de l'endothélium par la progranuline confirme l'hypothèse selon laquelle la progranuline est suffisante pour influencer la formation vasculaire in vivo.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.121113 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Toh, Huishi |
| Contributors | Andrew Bateman (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Medicine) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses |
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