Association between electrophysiological phenotype and genotype in the CftrTgH(neoim)Hgu mouse model

Tóth, Balázs

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Association between electrophysiological phenotype and genotype in the CftrTgH(neoim)Hgu mouse model

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Cystische Fibrose (CF) ist eine autosomal-rezessive Erbkrankheit beim Menschen, verursacht durch eine Funktionseinschränkung am CFTR Chloridkanal (CFTR: Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator). Die CftrTgH(neoim)Hgu Mutation wurde im Zentralen Tierlabor der Medizinischen Hochschule Hannover auf DBA/2J, C57BL/6J und BALB/c Wildtyp (WT) Inzuchtmausstämme übertragen um congene Linien zu erhalten. Ziel der Untersuchungen war es, die Auswirkungen der CftrTgH(neoim)Hgu Mutation sowie der unterschiedlichen genetischen Hintergründe auf die Chloridsekretion im Dickdarm und die Transportfunktion im Dünndarm mittels Ussing-Kammer-Studien zu untersuchen. Die Genotypisierung am Cftr und Clca Genloci wurde mit polymorphen Mikrosatelliten-Markern durchgeführt. Die Genotypisierung des genetischen Hintergrundes wurde durch Untersuchung von SNPs (single nucleotide polymorphism) ausgeführt. Dabei zeigten sich im Genom des C.129P2(CF/3)-CftrTgH(neoim)Hgu Stammes zahlreiche nicht von BALB/c Mäuse stammende Allele, so dass dieser Stamm nicht als congen bezeichnet werden konnte. Die elektrogene Resorption von Alanin, Glycyl-Glutamine und Glucose im Jejunum der CF congenen Stämme unterschied sich nicht von ihren WT Kontrollen. Im Gegensatz dazu, war die elektrogene Nährstoffresorption zwischen den D2.129P2(CF/3)-CftrTgH(neoim)Hgu, B6.129P2(CF/3)-CftrTgH(neoim)Hgu, C.129P2(CF/3)-CftrTgH(neoim)Hgu, CF/1-CftrTgH(neoim)Hgu und CF/3-CftrTgH(neoim)Hgu Mausstämmen signifikant unterschiedlich, wohingegen keine Differenz zwischen den DBA/2J, C57BL/6J, BALB/c und HsdOla:MF1 Wildtyp Stämmen beobachtet werden konnte. Damit hatte die CftrTgH(neoim)Hgu Mutation keine Auswirkung auf die elektrogene Nährstoffabsorption. Der Unterschied innerhalb der CF Gruppe kann auf die verschiedenen genetischen Hintergründe der CF Mäuse zurückgeführt werden. Die Cftr abhängige Chloridsekretion im Colon war in allen CF Stämmen signifikant niedriger als in den entsprechenden WT Kontrollen, was die Auswirkung der CftrTgH(neoim)Hgu Mutation auf die Cftr abhängige Chloridsekretion bestätigte. Obwohl alle CF Stämme dieselbe CftrTgH(neoim)Hgu Mutation trugen, zeigte die Cftr abhängige Chloridsekretion im Colon einen signifikanten Unterschied zwischen den CF Mäusen, während keine Differenz zwischen den WT Stämmen beobachtet werden konnte. Das deutet darauf hin, dass die Cftr abhängige Chloridsekretion durch Cftr unabhängige pre- oder posttranskriptionelle Modifikatoren beeinflusst wird. Eine alternative Calcium-abhängige Chloridsekretion wurde im Colon des C.129P2(CF/3)-CftrTgH(neoim)Hgu Mausstammes elektrophysiologisch erfasst. Eine Assoziationsstudie mit Hilfe von polymorphen Mikrosatelliten-Markern fand keinen Zusammenhang zwischen der alternativen Chloridsekretion und der Maus Clca Genfamilie.

Cystic fibrosis (CF) is a human autosomal recessive disease characterized by the dysfunction of a chloride channel termed the CF transmembrane conductance regulator (CFTR). The CftrTgH(neoim)Hgu mutation was transferred on the DBA/2J, C57BL/6J and BALB/c wild-type (WT) mouse strains in the Central Animal Facility of the HannoverMedicalSchool to generate congenic mouse strains. The aim of the study was to investigate the effect of the CftrTgH(neoim)Hgu mutation and the different genetic backgrounds on chloride secretion in large intestine and on the transport functions of the small intestine using Ussing chambers. Genotyping at the Cftr gene and at the Clca gene cluster was carried out by polymorphic intragenetic microsatellite markers. Genotyping of the genetic backgrounds was done by a low density SNP (single nucleotide polymorphism) scan. This showed the presence of numerous alleles in the genome of the C.129P2(CF/3)-CftrTgH(neoim)Hgu strain that were not related to the BALB/c strain, so the C.129P2(CF/3)-CftrTgH(neoim)Hgu strain could not be considered as a congenic strain. Electrogenic absorption of alanine, glycyl-glutamine and glucose in jejunum were not different between the CF congenic strains and their WT controls. On the contrary, electrogenic nutrient absorption varied significantly among the D2.129P2(CF/3)-CftrTgH(neoim)Hgu, B6.129P2(CF/3)-CftrTgH(neoim)Hgu, C.129P2(CF/3)-CftrTgH(neoim)Hgu, CF/1-CftrTgH(neoim)Hgu and CF/3-CftrTgH(neoim)Hgu mouse strains, while no difference was observed among the DBA/2J, C57BL/6J, BALB/c and HsdOla:MF1 wild-type mice. Overall, the CftrTgH(neoim)Hgu mutation did not have any impact on electrogenic nutrient absorption and the difference among the CF strains was related to the distinct genetic backgrounds of CF mice. Cftr mediated chloride secretion in colon was significantly lower in all CF strains compared to their WT controls confirming the impact of CftrTgH(neoim)Hgu mutation on Cftr mediated chloride conductance. Although all CF strains carried the same CftrTgH(neoim)Hgu mutation, the Cftr mediated chloride secretion differed significantly among the CF mice, whereas no difference was observed among the WT strains. This refers to the contribution of Cftr independent pre- or posttranscriptional modifiers to the Cftr mediated chloride secretion in the colon of the CF mouse strains. An alternative calcium dependent chloride secretory pathway was detected electrophysiologically in the colon of the C.129P2(CF/3)-CftrTgH(neoim)Hgu mouse strain. An association study with polymorphic intragenetic microsatellite markers did not find any relationship between the presence of the alternative calcium dependent chloride secretion and the murine Clca gene family.