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Extracellular vesicle (EV)-mediated intercellular communication through exosomes, microvesicles (MVs) and apoptotic bodies has been shown to be implicated in various physiological as well as pathological processes such as the development and progression of atherosclerosis. While the cellular machinery controlling EV formation and composition has been studied extensively, little is known about the underlying morphological processes. This study focuses on a detailed ultrastructural analysis of the different steps of EV formation and release in Myocardial Endothelial (MyEnd) and Aortic Endothelial (AoEnd) cells cultured under serum starvation and inflammatory stimulation with TNF-α. Detailed morphological analyses were conducted applying and comparing different high- resolution light and electron microscopic methods. In this study, we could depict all steps of MV biogenesis named in literature. However, during the study of exosome biogenesis, we discovered a yet undescribed process: Instead of a direct fusion with the plasma membrane, multivesicular bodies were incorporated into a new distinct cellular compartment bound by fenestrated endothelium first. This may present a novel step in exosome biogenesis and warrants further study. Regarding the conditions of cell cultivation, we observed that the commonly used serum starvation causes MyEnd cells, but not AoEnd cells, to enter apoptosis after 48 hours. When preparing functional EV studies, we therefore recommend assessing the morphological condition of the serum-starved cells at different cultivation points first. When evaluating MV production, a statistical analysis showed that the more time AoEnd cells spent in cultivation under serum starvation, the higher the percentage of MV producing cells. However, additional TNF-α stimulation induced a significantly higher MV production than serum starvation alone. Lastly, our results show that TNF-α stimulation of AoEnd cells in vitro leads to the upregulation of CD44, an adhesion molecule critical in the early stages of atherosclerosis. CD44 was then depicted on the surface of generated MVs and exosomes. We conclude that under inflammatory conditions, EVs can mediate the transfer of CD44 from endothelial cells to target cells. This could be a novel mechanism by which MVs contribute to the development and progression of atherosclerotic disease and should be clarified by further studies.
Bei Tumoren von Kopf und Hals kann primär oder adjuvant durch Bestrahlung therapiert werden. Die Folgen dieser Behandlung können Xerostomie, Karies, Infektionen, Dysphagie oder Mundgeruch sein. Diese Nebenwirkungen vermindern die Lebensqualität des Patienten. Unterschiedliche Behandlungsansätze haben aufgrund von therapiebedingten Einschränkungen nicht den Weg in den klinischen Alltag gefunden. Eine Alternative zu den vorhandenen Behandlungsansätzen kann das Tissue Engineering sein. Das Ziel einer Normalisierung der Speichelproduktion nach Behandlung soll durch eine implantierbare, künstliche Speicheldrüse erreicht werden. Kann humanes natives Speicheldrüsengewebe der Parotis auf gradientenfreiem dreidimensional aufgebauten Polyurethan wachsen und seine Funktionalität beibehalten?
Humane Parotiszellen wurden von 20 Patienten im Alter von 42 - 90 Jahren durch Operation entnommenen und in Polystyrol-Zellkulturflaschen mit dem Nährmedium BEGM herangezüchtet. Es erfolgte eine 2D-Zellverteilung der reinen Parotiskultur. Zur Kontrolle der Vitalität zwischen den Passagen wurde eine Trypan-Blau Färbung verwendet. Als Trägermaterial der Zellen wurde eine biokompatible, abbaubare Matrix aus ε-Polycaprolacton verarbeitet. Die Übertragung der humanen Parotiszellen wurde mit einer Kleberproteinlösung, bestehend aus den Hauptbestandteilen Aprotinin, Fibrinogen und der Thrombinlösung durchgeführt. 7,14 und 21 Tage nach Aufbringung wurde der Überstand der zeitgleich entnommenen Konstrukte zur Überprüfung des α-Amylase konserviert. Zusätzlich wurden an den 3 Untersuchungstagen Konstrukte für die Anfertigung von histologischen Schnitten, quantitativer PCR, indirekter Immunfluoreszenz und zur Elektronenmikroskopie entnommen. Zur Überprüfung der Funktionalität der angezüchteten Speicheldrüsenzellen wurde das Enzym α-Amylase und das Wasserkanalprotein Aquaporin 5 herangezogen.
Bei der Kultivierung der humanen Speicheldrüsenzellen konnte durch den Vitalitätstest Trypan-Blau Färbung in Kombination mit einer Neubauerzählkammer eine konstant hohe Anzahl an vitalen Zellen bis zur 4. Passage nachgewiesen werden. Durch die Lebend/Tot Färbung auf FDA/EB Basis der Konstrukte über die Untersuchungszeit von 14 Tagen konnte keine Vermehrung von avitalen Zellen mikroskopisch festgestellt werden. Die statistische Auswertung mittels Boxplots des ELISA berechnete für den ersten Untersuchungstag einen Median auf niedrigem Niveau von 4,4 U/l und sank im weiteren Zeitverlauf am Untersuchungstag 21 auf die niedrigsten Median von 2,2 U/l ab. α-Amylase konnte an allen 3 Tagen mittels quantitativer PCR und indirekter Immunfluoreszenz belegt werden. Aquaporin 5 als Funktionsnachweis war in der vorliegenden Studie nicht signifikant durch quantitative PCR beweisbar. Die Rasterelektronenmikroskopie bildete adhärente Zellen in kugeliger Form aus den besiedelten Matrices nach 7 Tagen Kultivierung ab. Durch die Transmissionselektronenmikroskopie konnten Zellen, die Zellfortsätze ausgebildet hatten nach 14 Tagen beobachtet werden. Der Versuch, histologische Schnitte auf Grundlage der Paraffineinbettung oder Kryo-Konservierung zu erzeugen, musste frustran abgeschlossen werden.
Eine Kultivierung von Speicheldrüsenzellen auf einer Matrix aus ε-Polycaprolacton ohne Gradienten ist eingeschränkt umsetzbar. Die Studie konnte zeigen, dass das Wachstum der Zellen auf konstant niedrigem Niveau über den Untersuchungszeitraum von 21 Tagen lag. Der Funktionsnachweis von α-Amylase auf absinkendem niedrigem Niveau sowie fehlender Bestätigung von Aquaporin 5 kann als stationäre Phase des Wachstums interpretiert werden. Zur Verbesserung der Zellentwicklung sollte die besiedelte Matrix zu einem 3D-Zellwachstum anregen. Bei sequenziell entstehender Polarität der Zellen käme es zu einer Verbesserung der Vitalität sowie der vermehrten Ausbildung von α-Amylase und Aquaporin 5. Dies könnte in einer Kombination der Zellkultur aus Parotiszellen mit Kokulturen aus humanen Myoepithelzellen und Parenchymzellen erreicht werden. Sehr gute Ergebnisse des Zellwachstums und der Zellfunktion konnten aktuell in anderen Studien auf der Trägersubstanz Matrigel oder durch Rebesiedelung von dezellularisierten Organen beobachtet werden.
A novel chromatin configuration is described in lampbrush chromosomes of Pleurodeles waltlii oocytes which is different from transcriptionally inactive chromatin as weil as from the various forms of transcribed chromatin hitherto described. This novel type of chromatin is not arranged in Christmas tree-Iike configurations of densely packed lateral ribonucleoprotein (RNP) fibriIs but is characterized by a periodic alternating pattern of thick and thin regions which occur in clusters 01 some 10,000 repeats. Each thickened unit with an average length of 45 nm contains two c10sely spaced particles, the putative RNA polymerases, and each thickened unit is separated from the next one by a beaded chromatin spacer with a length of about 80 nm. This chromatin spacer contains on average two particles of approximately 14 nm in diameter, assumed to be nucleosomes. The thickened regions are interpreted to represent short transcriptional units containing approximately 130 base pairs of DNA which are separated from each other by nontranscribed spacers of 240-400 base pairs of DNA. The possibility is discussed that these transcriptional units represent 5S rRNA or tRNA genes.
Electron opaque cross-bridge structures span the inter- and intracisternal spaces and provide membrane-to-membrane connections between adjacent cisternae of dictyosomes of pollen tubes of Clivia and Lilium. Additionally, the classic intercisternal rods, characteristic of intercisternal regions near the maturing face of dictyosomes, are connected with the adjacent membranes through similar cross-bridge elements. We suggest that these structural links are responsible for maintaining the flattened appearance of the central parts of Golgi apparatus cisternae as well as for the coherence of cisternae within the stack. Observations on other plant (e.g. microsporocytes of Canna) and animal cells (e.g. rodent liver and hepatoma cells, newt spermatocytes) show that such an array of membrane cross-links is a universal feature of Golgi apparatus architecture. The cross-bridges appear as part of the complex "zone of exclusion" which surrounds dictyosomes, entire Golgi apparatus and Golgi apparatus equivalents in a variety of cell types.
In order to investigate the chemical composition of the nuclear pore complexes isolated nuclei from mature Xenopus laevis oocytes were manually fractioned into nucleo· plasmic aggregates and the nuclear envelopes. The whole isolation procedure takes no more than 60- 90 sec, and the pore complexes of the isolated envelopes are well preserved as demonstrated by electron microscopy. Minor nucleoplasmic and cytoplasmic contaminations associated with the isolated nuclear envelopes were determined with electron microscopic morphometry and were found to be quantitatively negligible as far as their mass and nucleic acid content is concerned. The RNA content of the fractions was determined by direct phosphorus analysis after differential alkaline hydrolysis. Approximately 9% of the total nuclear RNA of the mature Xenopus egg was found to be attached to the nuclear envelope. The nonmembranous elements of one pore complex contain 0.41 X 10- 16 g RNA. This value agrees well with the content estimated from morphometric data. The RNA package density in the pore complexes (270 X 10- 15 g/fJ-3) is compared with the nucleolar, nucleoplasmic and cytoplasmic RNA concentration and is discussed in context with the importance of the pore complexes for the nucleo-cytoplasmic transport of RNA-containing macromolecules. Additionally, the results of the chemical analyses as well as of the 3H-actinomycin D autoradiography and of the nucleoprotein staining method of Bernhard (1969) speak against the occurence of considerable amounts of DNA in the nuclear pore complex structures.