eRapport

Løse bindevev og transkapillær væskebalanse

Prosjekt
Prosjektnummer
911685
Ansvarlig person
Rolf K. Reed
Institusjon
Helse Bergen HF
Prosjektkategori
Forskningsprosjekt
Helsekategori
Cancer, Cardiovascular
Forskningsaktivitet
1. Underpinning
Rapporter
2014 - sluttrapport
Prosjektet sto på venteliste for bevilgning med oppstart i 2011. Det ble bevilget i april 2011 og kom dermed i gang noe forsinket. Dette forplantet seg gjennom prosjektets forløp og det ble også avsluttet sommeren 2014. Prosjektframdriften ble også påvirket av omsorgspermisjon for en av de prosjektansatte. Samlet sett er imidlertid prosjektet gjennomført slik det var planlagt og med de modifikasjoner som framkom som følge av sen oppstart og permisjoner av prosjektansatte. Prosjektets hovedmål er studier av løse bindevevs og deres "aktive" rolle i transport av vann og protein mellom blod og vev. Forskningsgruppen har påvist at løse bindevev kan endre sine biofysiske egenskaper i løpet av minutter og gjennom dette endre interstitielt trykk og dermed transport av vann og protein over kapillærene. Vi har identifisert cellenes collagen-reseptorer, integrinene, som sentrale i å modulere slik transport. Det bevilgede prosjektet besto av delprosjektene nedenfor med fokus omkring betydningen av integrin alfaVbeta3 i regulering av interstitielt trykk i bindevevet. Delprosjektene har vært fokusert omkring: 1a. Studier av alfaVbeta3-integrin i celle-matrix interaksjon. Normalt er det kollagenbindende integrin som alfa11 som er ansvarlige for cellenes binding til kollagen. In vitro studier har vist at ved bortfall av dette integrinet overtar det ikke-kollagen bindende integrinet alfaVbeta3 for integrin alfa 11. Vi har kunnet vise at dette samspillet mellom de to integrinene også er tilstede in vivo fordi interstitielt trykk faller når vi gir antistoff mot integrin alfaVbeta3 i mus som mangler integrin alfa11. Antistoffet har ingen effekt når alfa11integrinet ertilstede. Videre gir fortynning av antistoffet til 20% av opprinnelig konsentrasjon et ikke-signifikant fall i trykket. Delprosjektet har fortsatt noe arbeid igjen før det kan skrives sammen og publiseres. 1b. Studier av alfaVbeta3-integrin i eksperimentell cancer. Det er benyttet flere linjer med cancer celler i mus med forskjellig genetisk bakgrunn og der enten alfa11 integrinet eller alfaVbeta3 integrinet er inaktivert. Vi har også benyttet immundefekte mus. Prosjektet er i ferd med å gi publikasjoner, men har også blitt forsinket i forbindelse med vanskeligheter med avlen samt bygningsarbeider og sprengning i forbindelse med det nye Barne- og ungdomssenteret på Haukeland Universitetssykehus. Studiene basert på disse modellene forventes å gi spennende resultater de kommende årene. 2. Mikrovaskulær transport målt med DCE-MRI i genetisk modifiserte mus. Det ble i 2014 publisert et vitenskapelig arbeid på genetisk modifiserte mus som manglet enten kollagen XV eller kollagen XVIII. Studiene er utviklet videre og det er utført en pilotstudie på den eksperimentelle PET-scanneren som ble installert og operativ i 2014 der merket albumin ble benyttet som tracer. Det er pågående studier der vi undersøker mulighetene for å benytte en serie med tracere basert på gadolinium og med forskjellig molekylvekt kombinert med matematisk modellering for å nøyere karakterisere kapillærveggen samt kapillær permeabilitet og transport. Det er i prosjektperioden publisert et arbeid omkring den matematiske modellering metoden krever og ytterligere to arbeid er i forskjellige stadier av sammenskriving omkring denne matematiske modelleringen. I tillegg til studiene ovenfor er det også etablert en in vitro modell for å studere celle-matrix interaksjoner i et modellsystem der to celletyper blandes i et gitt forhold og den gjensidige interaksjon mellom celle kan studeres, inkludert interstitielt trykk og migrasjon. Det er så langt utført studier av fibroblaster og en cellelinje fra lungecancer (A549). Det er i prosjektperioden publisert to vitenskapelig arbeid basert på denne modellen og det forventes at den vil bli et nyttig verktøy i årene framover som et tillegg til de in vivo modellene vi allerede har etablert. Prosjektet er biomedisinsk basalforskning med klar relevans for kliniske problemstillinger ("Underpinning"). Dette tydeliggjøres også av at prosjektleder fra 2013 er en av 9 Principal Investigators i Center for Cancer Biomarkers (CCBIO) som er et Sentrene for fremragende forskning som ble bevilget an Norges forskningsråd for perioden 2013-2024. Senteret ledes av professor Lars Akslen, Klinisk institutt 1. Visjonen for CCBIO er å "Oppdage og anvende nye biologiske markører (biomarkører) for kreft, for å gjøre diagnostikk og behandling mer presis og effektiv" med den målsetting at dette kan føre til mindre overbehandling og mer kostnads-effektiv behandling for denne pasientgruppen. Studiene i det rapporterte prosjektet har fokus på hvorledes bindevevets biofysiske egenskaper kan moduleres på kort sikt og dermed endre transport over kroppens minste blodkar, kapillærene. Problemstillingen har utgangspunkt i det forhøyede interstitielle trykket, vevstrykket, i kreftsvulster. Dette forhøyede trykket er en funksjonell barriere som hindrer passasje over kapillærene og dermed også cytotstatika å komme inn i svulstene. Prosjekt har som langsiktig mål både å forstå mekanismene av dette forhøyede trykket og hvorledes det kan moduleres for å fremme transport av cytostatika fra blodbanen inn i svulstene. Det kan ikke pekes på en konkret, direkte og kortsiktig effekt og konsekvens for helsetjenesten av dette konkrete prosjektet som nå rapporteres. Forskningsgruppen arbeider med basale problemstillinger som er av klar relevans for klinisk medisin og samarbeider tett med kliniske forskningsmiljø. For tiden arbeider to leger i forskningsgruppen med sin PhD, den ene med stipend fra Helse Vest. Gjennom årene har ca 15 leger disputert med prosjektleder som hoved- eller biveileder og hoveddelen av disse arbeider i helsevesenet og flertallet av diss igjen ved Haukeland Universitetssykehus.
2013
Prosjektets hovedmål er å studere løse bindevev og deres "aktive" rolle i transport av vann og protein mellom blod og vev. Vi har vist at løse bindevev kan endre sine biofysiske egenskaper i løpet av minutter via cellenes collagen-reseptorer, integrinene, hvilket igjen medfører at transport over kapillærene endres.Prosjektet er delt i tre delprosjekt: 1. alfaVbeta3-integriner i celle-matrix interaksjoner; 2. Betydningen av alfaVbeta3-integriner i cancer og 3. Mikrovaskulær transport målt med Dynamic-Contrast-Enhanced (DCE)-MRI. Prosjektet var initialt på venteliste og fikk tildeling i april 2011 og kom derfor i gang først fram mot sommeren dette året. I det siste året har prosjektet blitt forsinket fordi en sentral forsker i prosjektet først var i omsorgspermisjon og deretter valgte å ta en tre års forskerstilling i en annen forskningsgruppe på instituttet. Hun deltar fortsatt i prosjektene, men naturlig nok med lavere innsats enn tidligere. Prosjektene ble også forsinket i en periode på grunn av sprengningsarbeider i forbindelse med Helse Bergens nye bygg på nabotomten. Avlen av forsøksdyr gikk dårlig og også i mindre grad ved hovedsprengningen og også ved sprenging i 2013. Prosjektet er derfor totalt noe forsinket og det søkes om å overføre resterende del av bevilgningen til 2014 for å sluttføre prosjektet. Delprosjekt 1: Prosjektet omhandler hvorvidt alfaVbeta3-integriner kan ta over for det kollagenbindende alfa1beta2- og alfa2beta1-integrinet til tross for at alvaVbeta3-integrinet ikke binder kollagen. Problemstillingen er viktig fordi bindevevet normalt holdes komprimert av alfa2beta1-integrinet. Ved akutte akutte inflammatoriske reaksjoner løses denne bindingen, vevet ekspanderer og vevstrykket (Pif) blir mer negativt og trekker væske fra kapillærene og inn i vevet. Reaksjonen kan reverseres av blant annet platelet-derived growth factor (PDGF) og de pågående studiene undersøker nettopp effekten av PDGF når alfa1beta1-integrinet mangler. Prosjektet ble noe forsinket i 2013 fordi avlen av den musestammen som brukes måtte startes opp på ny. Dette delprosjektet er nå i god gjenge. Delprosjekt 2: En større serie er gjennomført for å studere alfaVbeta3-intergrinets rolle mål interstitielt trykk (Pif) samt vaskularisering (med CD31 for å farge karstrukturer) samt transmisjonselektronmikroskopi (TEM) for å vurdere struktur samt å kvantitere kollagendiameter og scanning elektronmikroskopi (SEM) for å evaluere den tredimensjonale strukturen til kollagennettverket. Problemstillingen har som ovenfor utgangspunkt i betydningen av alfaVbeta3-intergrinets rolle i organiseringen av kollagen-nettverket. Vår hypotese var i utgangspunktet at mangel på alfaVbeta3-intergrin skulle gi et løsere kollagen-netverk og et lavere Pif, mens det i stedet gir et høyere Pif. De pågående studiene har som siktemål å undersøke om dette funnet holder ved flere typer eksperimentelle svulster og hvordan interaksjon fra forskjellige svulster påvirker Pif og kollagenfibrenes diameter og tredimensjonale struktur. Dette delprosjektet er også noe forsinket grunnet omsorgspermisjon. Delprosjekt 3. En artikkel høsten ble publisert i 2013 der vi målte transkapillær permeabilitet i mus som mangler enten Collagen XV eller Collagen XVIII. Studiene og analysene videreutvikles nå ved å ta i bruk PET-scanneren for forsøksdyr som er satt i drift høsten 2013. De første studiene starter på eksperimentelle svulster våren 2014. Høsten 2014 vil samarbeidspartnere fra University of California kommet på et lengere opphold for å være med å utvikle denne metodikken videre og også arbeide videre med DCE-MRI. Vi er i sluttfasen av sammenskriving av en studie der vi har studert kapillær permeabilitet i mus som mangler Epac som er med å kontrollerer kapillær permeabilitet.
2012
Prosjektets hovedmål er å studere løse bindevev og deres "aktive" rolle i transport av vann og protein mellom blod og vev. Vi har vist at løse bindevev kan endre sine biofysiske egenskaper i løpet av minutter via cellenes collagen-reseptorer, integrinene, hvilket igjen medfører at transport over kapillærene endres.Prosjektet var initialt på venteliste og fikk endelig tildeling i april 2012. Prosjektet er delt i tre delprosjekt: 1. alfaVbeta3-intergriner i celle-matrix interaksjoner; 2. Betydningen av alfaVbeta3-intergriner i cancer og 3. Mikrovaskulær transport målt med Dynamic-Contrast-Enhanced MRI (DCE-MRI). Prosjektene kom i gang i 2012 til tross for forsinket oppstart og også spregningsarbeider på nabotomtent som skapte problemer med avl av forsøksdyr til tidlig på høsten 2012. I initialfasen ble det lagt vekt på å arbeide med delprosjekt 3 fordi dette i minst grad krevde forsøksdyr som var sensitive for arbeidene på nabotomten. Dette prosjektet er bearbeidet og viser at knock-out lesjon av Epac øker transporten over kapillærveggen. Det viste seg nødvendig å også å foreta histologiske og elektronmikroskopiske studier for å karakterisere kapillærtetthet og ultrastruktur. Disse delstudiene er nå ferdigstilt og viser at kapillærtetthet og ultrastruktur er endret etter Epac knock-out. Dette har resultert i ytterligere studier om hvorvidt Epac kan fungere som mål for farmakologisk målrettet terapi for å øke transkapillær transport over kapillærene av for eksempel cytostatika i svulster. Endelig databearbeidelse og sammenskriving av dette arbeidet pågår. Delprosjekt 1: Vi er godt i gang med studier av hvorvidt alfaVbeta3-intergriner kan ta over for det kollagen-bindende alfa1beta1 og alfa2beta1-integrinet til tross for at alfaVbeta3-intergrinet ikke selv binder kollagen. Denne problemstillingen er viktig og interessant fordi det løse bindevevet normalt holdes komprimert av alfa2beta1-intergrinet. Ved akutte anafylaktiske reaksjoner løses denne bindingen, vevet ekspanderer og vevstrykket (Pif) faller markant og trekker "aktivt" væske ut av kapillærene. Reaksjonen kan reverseres av cytokiner, men da benytter cellene sitt alfaVbeta3-intergrin for å reversere effekten av den akutte inflammasjon og dermed normalisere Pif. Delprosjekt 2: En større serie er gjennomført for å studere alfaVbeta3-intergrinets rolle mål interstitielt trykk (Pif) samt vaskularisering (med CD31 for å farge karstrukturer) samt transmisjonselektronmikroskopi (TEM) for å vurdere struktur samt å kvantitere kollagendiameter og scanning elektronmikroskopi (SEM) for å evaluere den tredimensjonale strukturen til kollagennettverket. Problemstillingen har som ovenfor utgangspunkt i betydningen av alfaVbeta3-intergrinets rolle i organiseringen av kollagen-nettverket. Vår hypotese var i utgangspunktet at mangel på alfaVbeta3-intergrin skulle gi et løsere kollagen-netverk og et lavere Pif, mens det i stedet gir et høyere Pif. De pågående studiene har som siktemål å undersøke om dette funnet holder ved flere typer eksperimentelle svulster og hvordan interaksjon fra de forskjellige svulster påvirker Pif og kollagenfibrenes diameter og tredimensjonale struktur. Prosjektet har lønnet en forsker og har delfinansiert en stilling som avdelingsingeniør. Delprosjekt har også en stipendiat tilknyttet prosjektet (egen finansiering fra Helse Vest). Det vises forøvrig til regnskapsrapport for nærmere redegjørelse av bruk av forskningsmidlene.
2011
Prosjektets hovedmål er studier av løse bindevevs og deres "aktive" rolle i transport av vann og protein mellom blod og vev. Vi har vist at løse bindevev kan endre sine biofysiske egenskaper og vevstrykk i løpet av minutter via cellenes collagen-reseptorer, integrinene, hvilket igjen medfører at transport over kapillærene endres.Prosjektet var initialt på venteliste og fikk endelig svar på tildeling om bevilgning i april. Det bevilgede prosjektet var delt i tre underprosjekt: 1. alfavbeta3-integriner i celle-matrix interaksjoner; 2. Betydningen av alfavbeta3-integriner i cancer og 3. Microvaskulær transport malt med Dynamic-Contrast-Enhanced MRI (DCE-MRI). Til tross for den forsinkede prosjektstart, har vi klart å få prosjektene godt i gang ved at vi raskt kunne ansette høykompetent personale i prosjektet. Vi har i initialfasen av prosjektet lagt mest vekt på delprosjekt 3 og er i ferd med å fullføre målinger med DCE-MRI på etter in vivo etter endret signalering i Epac-1 som innebærer at det er en øket transport av makromolekyler over kapillærene. Metoden er verifisert mot tradisjonell isotop-teknikk og viser seg å være mer sensitiv fordi DCE-MRI tillater repeterte målinger i den samme organ og organisme. Vi er i ferd med å karakterisere signalveien omkring Epac videre ved hjelp av farmakologiske verktøy. Sammenskriving av data for publisering er startet og oppfølgingsstudien med farmakologisk karakterisering forvente avsluttet våren 2012. Avhengig av de endelige resultatene, påregner vi det vil bli ytterligere oppfølgingsstudier i dette delprosjektet gjennom hele prosjektperioden. Vi har også startet delprosjekt 1 sent på høsten 2011 og vil i løpet av 2012 forventet å ha avsluttet de kompletterende målingene for å avklare rollen mellom alfavbeta3-integrinet og alfa1-integrinet i bindevevets normale homeostase. Forsøkene vil vise om alfavbeta3-integrinet kan ta over den normale funksjonen for det kollagen-bindende alfa11-integrinnet. Den siste forsøksserien som omhandler betydning av alfavbeta3-integrinet i cancer vil starte våren 2012. Det er søkt om tillatelse til forsøkene og avl vil starte våren 2012 med studier av betydningen av det endrete bindevevet from sent våren 2012 og gjennom tildelingsperioden.
Vitenskapelige artikler
Finne Kenneth, Vethe Heidrun, Skogstrand Trude, Leh Sabine, Dahl Tone D, Tenstad Olav, Berven Frode S, Reed Rolf K, Vikse Bjørn Egil

Proteomic analysis of formalin-fixed paraffin-embedded glomeruli suggests depletion of glomerular filtration barrier proteins in two-kidney, one-clip hypertensive rats.

Nephrol Dial Transplant 2014 Dec;29(12):2217-27. Epub 2014 aug 16

PMID: 25129444

Lu Ning, Karlsen Tine V, Reed Rolf K, Kusche-Gullberg Marion, Gullberg Donald

Fibroblast a11ß1 integrin regulates tensional homeostasis in fibroblast/A549 carcinoma heterospheroids.

PLoS One 2014;9(7):e103173. Epub 2014 jul 30

PMID: 25076207

Rygh C B, Løkka G, Heljasvaara R, Taxt T, Pavlin T, Sormunen R, Pihlajaniemi T, Curry F R, Tenstad O, Reed R K

Image-based assessment of microvascular function and structure in collagen XV- and XVIII-deficient mice.

J Physiol 2014 Jan 15;592(Pt 2):325-36. Epub 2013 nov 11

PMID: 24218547

Stuhr Linda E B, Wei Eddie T, Reed Rolf K

Corticotropin-releasing factor reduces tumor volume, halts further growth, and enhances the effect of chemotherapy in 4T1 mammary carcinoma in mice.

Tumour Biol 2014 Feb;35(2):1365-70. Epub 2013 sep 18

PMID: 24046091

Skogstrand Trude, Leh Sabine, Paliege Alexander, Reed Rolf K, Vikse Bjørn E, Bachmann Sebastian, Iversen Bjarne M, Hultström Michael

Arterial damage precedes the development of interstitial damage in the nonclipped kidney of two-kidney, one-clip hypertensive rats.

J Hypertens 2013 Jan;31(1):152-9.

PMID: 23079683

Moen Ingrid, Jevne Charlotte, Wang Jian, Kalland Karl-Henning, Chekenya Martha, Akslen Lars A, Sleire Linda, Enger Per Ø, Reed Rolf K, Øyan Anne M, Stuhr Linda E B

Gene expression in tumor cells and stroma in dsRed 4T1 tumors in eGFP-expressing mice with and without enhanced oxygenation.

BMC Cancer 2012;12():21. Epub 2012 jan 17

PMID: 22251838

Taxt Torfinn, Jirík Radovan, Rygh Cecilie Brekke, Grüner Renate, Bartos Michal, Andersen Erling, Curry Fitz-Roy, Reed Rolf K

Single-channel blind estimation of arterial input function and tissue impulse response in DCE-MRI.

IEEE Trans Biomed Eng 2012 Apr;59(4):1012-21. Epub 2011 des 30

PMID: 22217906

Lin Yueh-Chen, Adamson Roger H, Clark Joyce F, Reed Rolf K, Curry Fitz-Roy E

Phosphodiesterase 4 inhibition attenuates plasma volume loss and transvascular exchange in volume-expanded mice.

J Physiol 2012 Jan;590(Pt 2):309-22. Epub 2011 nov 14

PMID: 22083598

Watson Katherine D, Lai Chun-Yen, Qin Shengping, Kruse Dustin E, Lin Yueh-Chen, Seo Jai Woong, Cardiff Robert D, Mahakian Lisa M, Beegle Julie, Ingham Elizabeth S, Curry Fitz-Roy, Reed Rolf K, Ferrara Katherine W

Ultrasound increases nanoparticle delivery by reducing intratumoral pressure and increasing transport in epithelial and epithelial-mesenchymal transition tumors.

Cancer Res 2012 Mar;72(6):1485-93. Epub 2012 jan 26

PMID: 22282664

Friman Tomas, Gustafsson Renata, Stuhr Linda B, Chidiac Jean, Heldin Nils-Erik, Reed Rolf K, Oldberg Ake, Rubin Kristofer

Increased fibrosis and interstitial fluid pressure in two different types of syngeneic murine carcinoma grown in integrin ß3-subunit deficient mice.

PLoS One 2012;7(3):e34082. Epub 2012 mar 30

PMID: 22479530

Österholm Cecilia, Lu Ning, Lidén Åsa, Karlsen Tine V, Gullberg Donald, Reed Rolf K, Kusche-Gullberg Marion

Fibroblast EXT1-levels influence tumor cell proliferation and migration in composite spheroids.

PLoS One 2012;7(7):e41334. Epub 2012 jul 25

PMID: 22848466

Joensen Jon, Ovsthus Knut, Reed Rolf K, Hummelsund Steinar, Iversen Vegard V, Lopes-Martins Rodrigo Álvaro Brandão, Bjordal Jan Magnus

Skin Penetration Time-Profiles for Continuous 810?nm and Superpulsed 904?nm Lasers in a Rat Model.

Photomed Laser Surg 2012 Dec;30(12):688-94. Epub 2012 okt 1

PMID: 23025702

Rygh Cecilie B, Qin Shengping, Seo Jai W, Mahakian Lisa M, Zhang Hua, Adamson Roger, Chen Jane Q, Borowsky Alexander D, Cardiff Robert D, Reed Rolf K, Curry Fitz-Roy E, Ferrara Katherine W

Longitudinal investigation of permeability and distribution of macromolecules in mouse malignant transformation using PET.

Clin Cancer Res 2011 Feb;17(3):550-9. Epub 2010 nov 24

PMID: 21106723

Wang Jian, Svendsen Agnete, Kmiecik Justyna, Immervoll Heike, Skaftnesmo Kai Ove, Planagumà Jesús, Reed Rolf Kåre, Bjerkvig Rolf, Miletic Hrvoje, Enger Per Øyvind, Rygh Cecilie Brekke, Chekenya Martha

Targeting the NG2/CSPG4 proteoglycan retards tumour growth and angiogenesis in preclinical models of GBM and melanoma.

PLoS One 2011;6(7):e23062. Epub 2011 jul 29

PMID: 21829586

Lin Yueh-Chen, Samardzic Haris, Adamson Roger H, Renkin Eugene M, Clark Joyce F, Reed Rolf K, Curry Fitz-Roy E

Phosphodiesterase 4 inhibition attenuates atrial natriuretic peptide-induced vascular hyperpermeability and loss of plasma volume.

J Physiol 2011 Jan;589(Pt 2):341-53. Epub 2010 nov 22

PMID: 21098005

Gullberg Donald E., Reed Rolf K

Tumor- stroma interactions: focus on fibroblasts.

In: Ed. C. Brakebusch. Tumor- stroma interactions: focus on fibroblasts. Springer Verlag. Pp. 117-130.

Svendsen Øyvind Sverre, Reed Rolf K., Wiig, Helge

The interstitium and lymphatics have an important role in edema generation during sepsis

In: Annual Update in Intensive Care and Emergency Medicine 2011. Ed J.-L. Vincent. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, pp. 297-306.

Deltagere
  • Inga Reigstad Prosjektdeltaker
  • Linda Elin Birkhaug Stuhr Prosjektdeltaker
  • Rolf K. Reed Prosjektleder

eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT

Alle henvendelser rettes til Faglig rapportering, Helse Vest

Personvern  -  Informasjonskapsler