BMP4 Pathway Modulation by siSMAD6 as a Novel Strategy for Vascular Regeneration in a Hind Limb Ischemia Model

Hintergrund: Die periphere arterielle Verschlusskrankheit (pAVK) ist weltweit hochprävalent und geht weiterhin mit einer hohen Rate oft tödlicher Komplikationen einher. Neben der interventionellen Revaskularisierung stellt die Kollateralbildung durch Angiogenese einen vielversprechenden Therapieansatz dar. Es ist bekannt, dass BMP-Signale eine zentrale Rolle in der Gefäßentwicklung spielen und unter anderem durch SMAD-Proteine beeinflusst werden, welche im Rahmen dieser Arbeit durch siRNA moduliert wurden. Methoden: Im Rahmen dieses Projektes wurden die Effekte eines SMAD6-Knockdowns in vivo untersucht. Bei C57/BL6J-Mäusen wurde eine einseitige Ligatur der A. femoralis zur Imitation einer pAVK durchgeführt. Anschließend wurde siSMAD6 oder siNeg in Hydrogelkomplexen subkutan um den Bereich des chirurgischen Einschnittes injiziert. Die Reperfusion wurde 7,10,14 und 21 Tage postoperativ mittels Laser-Doppler-Perfusionsbildgebung gemessen. Nach der Euthanasie wurden Gastrocnemius- und Quadrizeps-Muskeln für histologische und molekularbiologische Untersuchungen entnommen. In einem zweiten Modell untersuchten wir die Rolle von BMP4 in Leukozyten durch ein zellspezifisches BMP4-Knockdown mittels Cre-ER2-Rekombinasesystem. Ergebnisse: Die LDP-Bildgebung zeigte eine verbesserte Reperfusion der ischämischen Hintergliedmaßen nach der Anwendung von siSMAD6. Immunfluoreszenzfärbungen von Muskelabschnitten zeigten eine erhöhte Kapillarsprossung und perivaskuläre Entzündungen im Vergleich zur Kontrolle, welches sich auch molekularbiologisch bestätigte. Während die Expression von BMP-Rezeptoren nicht erhöht und SMAD6 nicht verringert war, zeigte das nachgelagerte Molekül ID-1 eine signifikante Hochregulation nach siSMAD6-Transfektion, ebenso wie SMAD7. Der Knockdown von BMP4 in Leukozyten zeigte keinen signifikanten Effekt. Zusammenfassung: Unsere Daten unterstützen proangiogene Eigenschaften, die durch einen SMAD6-Knockdown mittels lokaler siRNA ausgelöst werden. Der Effekt wird höchstwahrscheinlich durch eine Verstärkung der Co-SMAD/R-SMAD-Translokation in den Zellkern und der ERK-Signalgebung vermittelt. Der BMP4-Knockdown in Leukozyten schien eher antiangiogene Eigenschaften zu besitzen.