Die Regulation der Angiogenese in Endometrioseherden durch den Notch-Signalweg

Abstract

Die Endometriose ist eine gutartige, gynäkologische Erkrankung, die 5-10% aller Frauen im reproduktiven Alter betrifft. Sie ist charakterisiert durch das Vorkommen von endometrialen Drüsen und Stroma außerhalb der Gebärmutterhöhle. Die Endometriose geht mit einer hohen Morbidität einher und führt bei den betroffenen Frauen oftmals zu Infertilität. Nach der Implantationstheorie von Sampson entwickeln sich Endometrioseherde aus versprengten Endometriumfragmenten, die durch retrograde Menstruation in die Peritonealhöhle gelangen. Damit diese dort überleben und einwachsen können, schütten sie verschiedene proangiogene Faktoren aus, welche die Angiogenese, das heißt die Bildung neuer Blutgefäße, im umliegenden Gewebe induzieren. Eine wichtige Rolle beim Prozess der Angiogenese spielt der Notch-Signalweg. In verschiedenen Tumorstudien konnte nachgewiesen werden, dass die Hemmung des Notch-Signalwegs zu einer übermäßigen Gefäßsprossung mit Ausbildung eines funktionslosen Gefäßnetzwerks führt, sodass es zur Schrumpfung der Tumorherde kommt. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde in der vorliegenden Arbeit die Bedeutung des Notch-Signalwegs für die Angiogenese in Endometrioseherden untersucht. Hierzu wurden Endometriumfragmente in die Rückenhautkammer von C57BL/6 Mäusen transplantiert. Diese wurden entweder mit dem Gamma-Sekretase-Inhibitor N-[N-(3,5-Difluorophenylacetyl-L-alanyl]-S-phenylglycine-t-butylester (DAPT), einem Hemmer des Notch-Signalwegs, oder Vehikel behandelt. Über einen Zeitraum von 14 Tagen wurden die Vaskularisierung, die Morphologie und die Proliferation der Herde mittels intravitaler Fluoreszenzmikroskopie, Histologie und Immunhistochemie analysiert. Die Hemmung des Notch-Signalwegs mit DAPT führte im Vergleich zur Vehikel-behandelten Kontrollgruppe innerhalb der ersten Tage zu einer erhöhten Anzahl an Gefäßsprossen in den sich entwickelnden Endometrioseherden. Dies ging sowohl mit einer Vergrößerung der vaskularisierten Fläche als auch mit einer Erhöhung der funktionellen Gefäßdichte an Tag 6 einher. Anders als in Tumorstudien beschrieben, beeinflusste die Behandlung jedoch nicht die Morphologie und Proliferationsaktivität der Endometrioseherde. Die Herde beider Versuchsgruppen wiesen an Tag 14 eine typische Morphologie mit von vaskularisiertem Stroma umgebenen, zystenähnlich erweiterten Drüsen auf. Diese Ergebnisse zeigen, dass der Notch-Signalweg an der Regulation der Angiogenese in Endometrioseherden beteiligt ist. Allerding hat die Hemmung des Notch-Signalwegs keinen Einfluss auf die Ansiedlung der Endometrioseherde. Weiterführende Studien müssen daher klären, inwiefern zukünftig die Beeinflussung der Angiogenese durch Hemmung des Notch-Signalwegs zur Entwicklung neuartiger Behandlungsstrategien bei Endometriose genutzt werden kann.

Endometriosis is a benign, gynecological disease affecting 5-10% of all women in reproductive age. It is characterized by the presence of endometrial glands and stroma outside the uterine cavity. Endometriosis is associated with a high morbidity rate and often leads to infertility of the affected women. According to Sampson’s implantation theory, endometriotic lesions evolve from dispersed endometrial fragments, which reach the peritoneal cavity by retrograde menstruation. In order to engraft and to survive, they release different proangiogenic growth factors, which stimulate angiogenesis, i.e. the development of new blood vessels, in the surrounding tissue. The Notch signaling pathway is crucially involved in the regulation of angiogenesis. Tumor studies have shown that the inhibition of the Notch signaling pathway leads to excessive blood vessel sprouting and to the formation of a non-functional vascular network, resulting in the regression of tumors. Based on this knowledge, the aim of the present study was to investigate the influence of the Notch signaling pathway on the process of angiogenesis in endometriotic lesions. For this purpose endometrial fragments were transplanted into the dorsal skinfold chamber of C57BL/6 mice. They were either treated with the gamma secretase inhibitor N-[N-(3,5-Difluorophenylacetyl-L-alanyl]-S-phenylglycine-t-butylester (DAPT) which is a Notch signaling pathway inhibitor or vehicle. Vascularization, morphology and proliferation of the endometriotic lesions were analyzed over 14 days by intravital fluorescence microscopy, histology and immunohistochemistry. The inhibition of the Notch signaling pathway with DAPT increased the number of microvascular sprouts in the endometriotic lesions during the first days when compared to the vehicle-treated control group. This was associated with an increased vascularized surface area and functional microvessel density on day 6. In contrast to tumor studies, DAPT treatment did not affect the morphology and the proliferation activity of the endometriotic lesions. On day 14 the lesions of both groups exhibited a typical morphology with vascularized stroma surrounding cyst-like dilated endometrial glands. These results demonstrate that the Notch signaling pathway is involved in the regulation of angiogenesis in endometriotic lesions. However, inhibition of the Notch signaling pathway does not affect the development of endometriotic lesions. Thus, further studies have to clarify, whether the alteration of angiogenesis by the inhibition of the Notch signaling pathway can be used to develop novel treatment strategies in endometriosis.