Please use this identifier to cite or link to this item: doi:10.22028/D291-29955
Title: Bone microarchitecture but not bone healing is compromised by lack of the Trpc1 gene and generation of mouse strains to visualize and to delete the Trpc1 gene in a cell-specific way
Author(s): Raza, Ahsan
Language: English
Year of Publication: 2018
Place of publication: Homburg/Saar
SWD key words: Knochen
Free key words: Knochenheilung
Trpc1
DDC notations: 610 Medicine and health
Publikation type: Doctoral Thesis
Abstract: Summary: The genes of TRP channel subunits are expressed in many tissues. I identified transcripts of Trpc1 and Trpv6 in bone. In order to understand their function in bone, I studied the bone phenotype in mice lacking Trpc1 (Trpc1-/-), in mice carrying a non-functional mutation of Trpv6 (Trpv6mt/mt), in mice carrying both mutations and in wild-type mice. To this aim, I had first to establish μCT measurements using femur as a long bone and to determine age-dependent changes of femurs from wild-type mice on a C57BL/6 ("B6") and on a 129SvJ/C57BL/6 ("mixed") genetic background to exclude genetic heterogeneity, which might affect the bone phenotype. Femur length was shorter, endocortical volume was reduced and cross-sectional thickness was increased in Trpv6mt/mt mice whereas the bone volume fraction, mineral density and thickness of trabecular bone was reduced in Trpc1-/- mice. In the double mutant mice, the cortical bone phenotype of Trpv6mt/mt mice was not compensated by the deletion of Trpc1 whereas the effect of Trpc1 deletion on trabecular bone was compensated by the Trpv6 mutation. I also established a femur fracture model, set up a tasklist for analyzing the callus formation by μCT and used a three-point bending test to estimate the biomechanical stiffness of the femur. Mineralization of callus was increased in Trpv6mt/mt mice but I did not observe any difference in stiffness comparing all four mouse strains. Because of the positive bone phenotype of Trpc1-/- mice, I examined osteoclasts and osteoblasts isolated/differentiated from bone marrow cells and bone pieces for Trpc1 expression. Both cell types were positive. In order to visualize Trpc1 expressing cells and to delete Trpc1 in a cell-specific way, I generated two novel mouse strains from scratch by homologous recombination: A Trpc1-IRES-Cre mouse strain and a "floxed" Trpc1 mouse strain. Pups of both stains are available and with Trpc1-IRES-Cre strain, we already visualized Trpc1 expressing cells in various tissues including bone. Together with the Trpc1 "global" knockout mice (studied for their bone phenotype), the two novel Trpc1 strains allow dissecting Trpc1 function in a cell-specific way, especially in bone.
Zusammenfassung: Die Gene von TRP-Kanal Untereinheiten werden in vielen Geweben exprimiert. Ich habe Trpc1 und Trpv6 Transkripte in Knochen identifiziert. Um deren Funktion im Knochen zu verstehen, habe ich den Knochenphänotyp von Mäusen, denen das Trpc1-Gen (Trpc1-/-) fehlt, Mäusen die eine Kanal-inaktivierte Mutation von Trpv6 (Trpv6mt/mt) aufweisen, Mäusen welche beide Mutationen aufweisen (Trpc1-/-/ Trpv6mt/mt) und Wildtyp Mäuse untersucht. Für dieses Ziel musste ich zuerst μCT Messungen, unter der Verwendung von Femur als Röhrenknochen, etablieren, sowie die altersabhängigen Veränderungen der Femora von Wildtyp Mäusen und die genetische Heterogenität, die den Knochenphänotyp betreffen könnte, bei Mäusen mit einem C57BL/6 („B6”) sowie einem 129SvJ/C57BL/6 („gemischtem”) genetischen Hintergrund, bestimmen. Der Femur von Trpv6mt/mt Mäusen war kürzer, das endokortikale Volumen reduziert und die Dicke des Querschnitts erhöht. Da waren bei Femora von Trpc1-/--Mäusen der Anteil des Knochen Volumens, die Mineraldichte und die Dicke der Trabekel vermindert im Vergleich zu Femora. Bei den Mäusen mit Doppelmutation wurde der kortikale Knochenphänotyp von Trpv6mt/mt Mäusen nicht durch die Deletion von Trpc1-/- kompensiert, wohingegen der Effekt der Trpc1-/- Deletion auf den trabekulären Knochen durch die Mutation von Trpv6 kompensiert wurde. Gleichzeitig habe ich ein Frakturmodell des Femurs etabliert, eine Tasklist entwickelt zur Analyse der Kallusbildung mittels μCT und einen 3-Punkt-Biegeversuch angewendet, um die biomechanische Steifheit des Femur einzuschätzen. Die Mineralisierung des Kallusgewebes bei Trpv6mt/mt Mäusen war erhöht, allerdings konnte ich beim Vergleich aller vier Mauslinien keine Unterschiede in der Steifheit feststellen. Wegen des eindeutigen Knochenphänotyps bei Trpc1-/- Mäusen, habe ich Osteoklasten und Osteoblasten isoliert bzw. differenziert aus Knochenmarkzellen und Knochenstückchen auf Trpc1-Expression untersucht. Beide Zelltypen waren positiv. Um Trpc1-exprimierende Zellen sichtbar zu machen und um Trpc1 zellspezifisch auszuschalten, habe ich zwei neue Mauslinien mittels homologer Rekombination von Grund auf neu hergestellt: Eine Trpc1-IRES-Cre Mauslinie und eine „gefloxte“ Trpc1 Mauslinie. Die Nachkommen beider Linien sind verfügbar und mit der Trpc1-IRES-Cre Linie haben wir bereits Trpc1 exprimierende Zellen in mehreren Geweben, inklusive Knochen, sichtbar gemacht. Gemeinsam mit der bis ausschließlich verfügbaren Trpc1 „globalen“ Knock-out Linie (die ich im Hinblick auf einen möglichen Knochenphänotyp untersucht habe), erlauben die zwei neuen Trpc1 Linien die Trpc1 Funktion detailliert und zellspezifisch, besonders im Knochen, zu untersuchen.
Link to this record: urn:nbn:de:bsz:291--ds-299559
hdl:20.500.11880/28350
http://dx.doi.org/10.22028/D291-29955
Advisor: Flockerzi, Veit
Date of oral examination: 30-Apr-2019
Date of registration: 22-Nov-2019
Faculty: M - Medizinische Fakultät
Department: M - Experimentelle und Klinische Pharmakologie und Toxikologie
Professorship: 
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