Dokument: Moleküle der TNF/TNFR Superfamilie: Rolle bei der Immunabwehr und Leberregeneration
| Titel: | Moleküle der TNF/TNFR Superfamilie: Rolle bei der Immunabwehr und Leberregeneration | |||||||
| Weiterer Titel: | Molecules of the TNF/TNFR superfamily: Role in immune defense and liver regeneration | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=32923 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20141215-122813-0 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Dr.rer. nat. Behnke, Kristina [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Pfeffer, Klaus [Gutachter] Prof. Dr. Eckhard Lammert [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Lymphotoxin-β Rezeptor (LTβR), Partielle Hepatektomie, Gallensalze, Toxoplasma gondii | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Der Lymphotoxin-β Rezeptor (LTβR) und der Tumor-Nekrose-Faktor Rezeptor p55 (TNFRp55), die zu den Kernmitgliedern der TNF/TNFR Superfamilie gehören, spielen eine zentrale Rolle bei der Hepatozyten-vermittelten Leberregeneration nach partieller Hepatektomie (PHx) und sind für eine effiziente Leberregeneration notwendig. Die synchrone Teilung der normalerweise mitoseinaktiven Hepatozyten nach einem Verlust von >30 % Lebermasse ist ein streng regulierter Prozess. Während des Regenerationsprozesses muss die Leber weiterhin ihre Funktionen im Organismus erfüllen, u.a. die Synthese von Blutproteinen und von Galle. Im Rahmen dieses Projekts konnte bestätigt werden, dass sowohl LTβR / als auch TNFRp55-/- Tiere nach PHx eine erhöhte Sterblichkeit im Vergleich zum WT aufweisen (LTβR / : ca. 40 %; TNFRp55-/-: ca. 50 %), wobei die überlebenden Tiere der gendefizienten Linien eine im Verlauf und in der Dauer dem WT entsprechende Leberregeneration zeigen, wie aus dem Vergleich der Lebergewicht/Körpergewicht-Ratio hervorging. Die akute Leberschädigung nach PHx war in beiden Genotypen (d.h. WT und LTβR-/- Tieren) durch eine Erhöhung der Leber-Transaminasen geprägt und wurde durch deutliche Veränderungen in der Leberpathologie begleitet. Insbesondere LTβR-/- Tiere zeigten 24 h und 48 h nach PHx ein erhöhtes Vorkommen von großflächigen Nekrosen, eine Fettakkumulation in den Hepatozyten und erweiterte Lymphgefäße, die mit ödematösen Veränderungen um die Portalfelder einhergingen. In einer Transkriptomanalyse von WT im Vergleich zu LTβR-/- Tieren 12 h nach PHx wurden differentiell regulierte Gene in der Leber identifiziert. Bei dem am stärksten differentiell exprimierten Gen handelte es sich um Mug2 (Murinoglobulin 2), das in den LTβR / Tieren einen Defekt in der Expression aufwies. Mug2 gehört zur Familie der α2-Makroglobuline, die zu den Proteinen der Akuten-Phase gehören und neben ihrer Funktion als Protease-Inhibitoren die Fähigkeit besitzen, Zytokine (z.B. TNF, IL-6) zu binden. Bei einer nachfolgenden Gene Ontology-Analyse waren in LTβR-/- Tieren folgende funktionale Gengruppen überrepräsentiert: Zellzyklusgene, Gene des Fett-/Cholesterinstoffwechsels und Gene des Koagulationssystem. Außerdem zeigten LTβR / Tiere eine grundsätzliche Deregulation unterschiedlicher Zytokine bzw. Serumproteine, wobei es u.a. zu einer signifikant erhöhten Induktion der Alkalischen Phosphatase in LTβR-/- Tieren (24, 48 und 240 h) nach PHx kam. Überdies zeigten WT und LTβR-/- Tiere, dass es nach PHx sowohl im Serum, als auch in der Leber zu einer Störung der Gallensalz(GS)-Homöostase kommt, so dass der LTβR auch eine essentielle Rolle bei der Regulation des enterohepatischen Kreislaufs nach PHx spielt. Liegt ein Defekt im LTβR vor, zeigten LTβR-/- Tiere im Vergleich zu WT Tieren bereits 6 h nach PHx deutlich erhöhte GS-Werte und es kam zu einer vermehrten Akkumulation toxischer GS (wie u.a. LCA), die zu einer Cholestase in den LTβR-/- Tieren führten. Dies könnte die Ursache für das größere Ausmaß der in den LTβR / Tieren beobachteten pathologischen Leberschäden sein und auch, zumindest zum Teil, das verminderte Überleben der LTβR-/- Tiere nach PHx erklären. TNFRp55-/- Tiere zeigten ähnliche Veränderungen in den Leberparametern und Serumproteinen wie die LTβR-/- Tiere. Um die Auswirkung einer gleichzeitigen Blockade beider Signalwege zu überprüfen, wurde den LTβR-/- Tieren Etanercept (Enbrel®), ein TNFR2-Fc Fusionsprotein, injiziert, das die TNFR-Signaltransduktion blockiert. Das Ausschalten des TNFR-Signalweges führte in LTβR-/- Tieren nach PHx zu einer 100 %igen Letalität. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass ein Zusammenspiel beider Signalwege notwendig ist, um eine effiziente Leberregeneration nach PHx zu gewährleisten.
Mitglieder der TNFR-Superfamilie sind essentiell für die Abwehr von Pathogenen. Allerdings existieren bisher keine Daten zur Rolle des LTβR bei der Abwehr von Toxoplasma gondii (T. gondii). Akute Toxoplasmeninfektionen verlaufen in WT Tieren inapparent, da in der Regel eine effektive, schützende Immunantwort induziert wird, die zur Entstehung einer symptomlosen, chronisch-persistierenden Infektion führt. In LTβR-/- Tieren kann das Immunsystem die Replikation von T. gondii nicht zügig begrenzen, daher kommt es zu einer erhöhten Letalität (WT: 8 %; LTβR-/-: 91 %) mit starken inflammatorischen Reaktionen in Lunge und Leber, einer erhöhten Parasitenlast in Lunge und Gehirn und einer abgeschwächten inflammatorischen Reaktion der Milz. Überdies weisen LTβR / Tiere im Vergleich zu WT Tieren eine verzögerte und generell deregulierte Zytokinantwort auf und lassen im Verlauf einer T. gondii Infektion sowohl in der Lunge als auch in der Milz eine differentielle Genexpression erkennen: Die Expression von IFNƴ sowie IFNƴ-abhängiger Gene (z.B. mGBPs, iNOS) ist dabei in LTβR-/- Tieren verzögert bzw. wird nicht induziert. Zusammengefasst zeigen die Daten dieser Arbeit, dass der LTβR nicht nur während der Leberregeneration sowohl an der Regulation von Zytokinen und der Gallensalzhomöostase beteiligt ist, sondern auch für die Abwehr von T. gondii essentiell ist.The lymphotoxin β receptor (LTβR) and the tumor necrosis factor receptor p55 (TNFRp55), both core members of the TNF/TNFR superfamily, play a pivotal role in hepatocyte-mediated liver regeneration after partial (70%) hepatectomy (PHx). It has been shown that the signaling via both receptors is important for efficient liver regeneration. Loss of >30% of liver mass leads to synchronized proliferation of mature hepatocytes and rapid restoration of liver mass via compensatory hyperplasia, a process orchestrated by distinct signaling cascades. While regenerating, the liver has to continue to fulfill its biological functions, e.g. synthesis of bile and blood proteins. In this thesis, decreased survival rates in LTβR / and TNFRp55-/- mice after PHx compared to WT mice could be confirmed (LTβR / : 40%; TNFRp55-/-: 50%, respectively). Interestingly, increase of liver mass in surviving LTβR / and TNFRp55-/- animals is not delayed and comparable to WT animals, as demonstrated by liver weight/body weight ratios. After PHx, levels of the liver transaminases GPT and GOT were elevated in both cohorts accompanied by substantial changes in liver morphology. Compared to WT animals, LTβR / animals showed a higher number of necrotic areas and major fat accumulation in hepatocytes 24 and 48 h post PHx, accompanied by dilated lymphatics and enlarged hepatocytes in liver sections. Using microarray analysis, a panel of differentially expressed genes in WT and LTβR-/- mice could be identified in the liver 12h after PHx. Most prominent among these was a markedly decreased expression in LTβR / mice of murinoglobulin-2, a proteinase inhibitor of the α2-macroglobulin family. α2-macroglobulins are known to be able to bind cytokines (e.g. TNF, IL-6). Additional Gene Ontology analysis revealed overrepresentation of the GO terms cell cycle, fat-/cholesterol metabolism and coagulation in LTβR-/- mice. In addition, the cytokine expression profile of LTβR / animals was altered and several serum proteins appeared to be deregulated (e.g. a significant increase in alkaline phosphatase in LTβR / animals 24 h, 48 h and 240 h post PHx). Total bile acid (BA) levels as well as the BA profile changed markedly after PHx and differed between WT and LTβR / animals. This might indicate an important role for LTβR signaling in the regulation of the enterohepatic circulation/BA homeostasis after PHx, which seems to be disrupted in LTβR / animals. In contrast to WT mice, LTβR-/- mice showed increased elevation of BA levels already 6 h post PHx. Sustained elevation of BA levels in LTβR-/- mice with an accumulation of toxic BA leads to cholestasis and severe liver damage, which might be at least in part responsible for the reduced survival of this genotype after PHx. The results from TNFRp55-/- mice were comparable to the LTβR-/- phenotype after PHx. To investigate a simultaneous inhibition of both signaling pathways, LTβR-/- animals were injected with Etanercept (Enbrel®). Etanercept is a TNFR2-Fc fusion-protein that inhibits TNFR signal transduction. Elimination of TNFR signaling in LTβR-/- mice leads to 100% lethality after PHx. These findings clearly demonstrate the importance of both signaling pathways for sufficient liver regeneration after PHx. Several members of the TNFR superfamily are important players in the control of infections with intracellular pathogens. To date, the role of LTβR-/- animals in response to Toxoplasma gondii (T. gondii) infection has not been analyzed. In WT animals, T. gondii infection usually proceeds inapparently and elicits a protective immune response that leads to a symptomless, chronic form of toxoplasmosis. LTβR / animals were less able to contain replication of the parasites, leading to markedly different organ pathology and higher cyst numbers in lung and liver, causing significantly decreased survival after T. gondii Infection. Contrary to WT animals, spleen weight of surviving LTβR / animals increased only marginally during acute infection, indicating a reduced inflammatory response. In addition, the cytokine response of LTβR / animals was delayed and the gene expression profile of lung and spleen appeared to be differentially regulated: Expression of IFNγ and IFNγ-dependent genes (i.e. mGBPs, iNOS) in infected LTβR / animals was delayed or not induced. Taken together, these data demonstrate that the LTβR is not only important for regulation of cytokines and bile acid homeostasis during liver regeneration but also essential for an efficient immune response against T. gondii. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Medizinische Mikrobiologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 15.12.2014 | |||||||
| Dateien geändert am: | 15.12.2014 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 19.05.2014 | |||||||
| Datum der Promotion: | 02.09.2014 |
