Anna-Lena Friedrich

• Idiopathic Pulmonary Fibrosis (IPF) is a progressive parenchymal lung disease with limited therapeutic treatments. Pathologically altered lung fibroblasts, called myofibroblasts, exhibit increased proliferation, migration, and collagen production, and drive IPF development and progression. Fibrogenic factors such as Platelet derived growth factor-BB (PDGF-BB) contribute to these pathological alterations. Endogenous counter-regulating factors are barely known. Published studies have described a protective role of exogenously administered C-typeIdiopathic Pulmonary Fibrosis (IPF) is a progressive parenchymal lung disease with limited therapeutic treatments. Pathologically altered lung fibroblasts, called myofibroblasts, exhibit increased proliferation, migration, and collagen production, and drive IPF development and progression. Fibrogenic factors such as Platelet derived growth factor-BB (PDGF-BB) contribute to these pathological alterations. Endogenous counter-regulating factors are barely known. Published studies have described a protective role of exogenously administered C-type Natriuretic Peptide (CNP) in pathological tissue remodeling, for example in heart and liver fibrosis. CNP and its cyclic GMP producing guanylyl cyclase B (GC-B) receptor are expressed in the lungs, but it is unknown whether CNP can attenuate lung fibrosis by this pathway. To address this question, we performed studies in primary cultured lung fibroblasts. To examine the effects of the CNP/GC-B pathway on PDGF-BB-induced collagen production, proliferation, and migration in vitro, lung fibroblasts were cultured from wildtype control and GC-B knockout mice. Human lung fibroblasts from patients with IPF and healthy controls were obtained from the UGMLC Biobank. In RIA experiments, CNP, at 10nM and 100nM, markedly and similarly increased cGMP levels in both the murine and human lung fibroblasts, demonstrating GC-B/cGMP signaling. CNP reduced PDGF-BB induced proliferation and migration of lung fibroblasts in BrdU incorporation and gap closure assays, respectively. CNP strongly decreased PDGF-BB-induced collagen 1/3 expression as measured by immunocytochemistry and immunoblotting. Importantly, the protective actions of CNP were preserved in IPF fibroblasts. It is known that the profibrotic actions of PDGF-BB are partly mediated by phosphorylation and nuclear export of Forkhead Box O3 (FoxO3), a transcription factor downregulated in IPF. CNP prevented PDGF-BB elicited FoxO3 phosphorylation and nuclear exclusion in both murine and human control and IPF fibroblasts. CNP signaling and functions were abolished in GC-B-deficient lung fibroblasts. Taken together, the results show that CNP moderates the PDGF-BB-induced activation and differentiation of human and murine lung fibroblasts to myofibroblasts. This effect is mediated CNP-dependent by GC-B/cGMP signaling and FoxO3 regulation. To follow up the patho-physiological relevance of these results, we are generating mice with fibroblast-restricted GC-B deletion for studies in the model of bleomycin-induced pulmonary fibrosis.…
• Idiopathische pulmonale Fibrose (IPF) ist eine progressiv fortschreitende, parenchymale Lungenerkrankung mit beschränkten therapeutischen Behandlungsmöglichkeiten. Pathologisch veränderte Lungenfibroblasten, sogenannte Myofibroblasten, zeigen eine verstärkte Proliferation, Migration und Kollagenproduktion, die zu einem permanenten Fortschreiten der Erkrankung führen. Während fibrogene Faktoren wie Platelet derived growth factor-BB (PDGF-BB) zu dieser pathologischen Veränderung beitragen, sind endogene Faktoren, die diesem WandelIdiopathische pulmonale Fibrose (IPF) ist eine progressiv fortschreitende, parenchymale Lungenerkrankung mit beschränkten therapeutischen Behandlungsmöglichkeiten. Pathologisch veränderte Lungenfibroblasten, sogenannte Myofibroblasten, zeigen eine verstärkte Proliferation, Migration und Kollagenproduktion, die zu einem permanenten Fortschreiten der Erkrankung führen. Während fibrogene Faktoren wie Platelet derived growth factor-BB (PDGF-BB) zu dieser pathologischen Veränderung beitragen, sind endogene Faktoren, die diesem Wandel entgegenwirken, kaum bekannt. Allerdings konnten Studien bereits eine protektive Wirkung von exogen verabreichten C-typ natriuretischen Peptid (CNP) auf krankhaft verändertes Gewebe beschreiben, wie beispielsweise bei Herz- und Leberfibrose. Es ist bekannt, dass CNP und sein cGMP produzierender Rezeptor Guanylyl-Cyclase-B Rezeptor (GC-B) in der Lunge exprimiert werden. Allerdings konnte noch nicht nachgewiesen werden, ob CNP durch diesen Signalweg den Fortschritt einer Lungenfibrose verzögern kann. Um dies herauszufinden, wurden Experimente mit kultivierten, primären Lungenfibroblasten durchgeführt. Um die Effekte des CNP/ GC-B Signalwegs auf die PDGF-BB induzierte Kollagenproduktion, Proliferation und Migration in vitro zu überprüfen, wurden Lungenfibroblasten von Kontroll- und GC-B-Knock-Out Mäusen kultiviert. Weiterhin erhielten wir von der UGMLC Biobank menschliche Fibroblasten von IPF-erkrankten Patienten, sowie gesunde Kontrollfibroblasten. Zur Bestätigung der Funktionalität des GC-B/cGMP Weges, wurde in murinen und humanen Fibroblasten mithilfe eines RIAs ein durch CNP (10nM und 100nM) deutlich erhöhtes cGMP-Level gemessen. CNP reduzierte die durch PDGF-BB induzierte Beschleunigung von Proliferation und Migration der Lungenfibroblasten, was mit Hilfe von BrdU incorporation und Gap closure assay nachgewiesen wurde. Ebenfalls zeigten Immunocytochemistrie und -blotting, dass CNP den PDGF-BB induzierten Anstieg an Kollagenexpression verhindert. Somit wurde festgestellt, dass der schützende Effekt von CNP auch in IPF Fibroblasten erhalten bleibt. Weiterhin ist bekannt, dass die PDGF-BB-induzierten, profibrotischen Veränderungen durch Phosphorylierung und Export des Transkriptionsfaktors Forkhead Box O3 (FoxO3) aus dem Zellkern vermittelt werden, welcher in IPF Fibroblasten vermindert exprimiert ist. CNP verhindert diese PDGF-BB aktivierte Phosphorylierung und Translokation in murinen und humanen Kontroll- und IPF-Fibroblasten. In Lungenfibroblasten mit Deletion des GC-B- Rezeptors war das CNP-Signal und auch dessen Effekt ausgelöscht. Zusammengefasst zeigen die Ergebnisse, dass CNP die PDGF-BB induzierte Aktivierung und Differenzierung von menschlichen und murinen Lungenfibroblasten zu Myofibroblasten beeinflusst. Dieser Effekt wird CNP-abhängig durch den GC-B/cGMP Signalweg und durch die Regulierung von FoxO3 vermittelt. Um abschließend die pathophysiologische Relevanz dieser Erkenntnisse zu zeigen, werden zukünftig Mäuse mit einer fibroblasten-spezifischen Deletion des GC-B Rezeptors für Studien in Bleomycin-induzierter Lungenfibrose genutzt.…