Dokument: Die Rolle der Ekto-5´-Nukleotidase (CD73) bei der Entzündungsreaktion nach Herzinfarkt in der Maus
| Titel: | Die Rolle der Ekto-5´-Nukleotidase (CD73) bei der Entzündungsreaktion nach Herzinfarkt in der Maus | |||||||
| Weiterer Titel: | Role of Ecto-5´-nucleotidase (CD73) in immune response after myocardial infarction in mice | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=29885 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20140701-131107-3 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Borg, Nadine [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. med. Schrader, Jürgen [Gutachter] Prof. Dr. Lammert, Eckhard [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | CD73, Adenosin, Herzinfarkt, Entzündung | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Nach wie vor zählt der Herzinfarkt zu den häufigsten Todesursachen in den Industrienationen. Auslöser ist dabei der plötzliche Verschluss eines der Herzkranzgefäße, wodurch das nachgeschaltete Gewebe nicht mehr mit Blut versorgt wird und abstirbt. Als Folge wandern Immunzellen in das geschädigte Areal ein und initiieren eine Reihe von reparativen Mechanismen, die schließlich die Bildung einer stabilen Infarktnarbe bewirken.
Eine Gruppe von Signalmolekülen mit immunmodulatorischer Funktion sind extrazelluläre Nukleotide und Nukleoside, deren Konzentration durch ein komplexes System von Kanälen, Transportern und Ektoenzymen reguliert wird. Innerhalb dieses purinergen Signalsystems kommt insbesondere der Ekto-5´-Nukleotidase (CD73) ein wichtige Rolle zu, da dass von ihr gebildete Adenosin eine hemmende Wirkung auf eine Vielzahl von inflammatorischen Prozessen hat. Der Einfluss der CD73 auf die Entzündungsreaktion nach Herzinfarkt wurde bislang noch nicht untersucht und sollte in dieser Arbeit am Ischämie/Reperfusions (I/R)-Modell in der Maus im Detail charakterisiert werden. Es wurde zunächst eine Methode entwickelt und validiert, mit der es erstmalig möglich ist, residente Immunzellen aus dem Herzgewebe effektiv zu isolieren. Dabei zeigte sich, dass bereits im gesunden Mäuseherz 2300±900 Leukozyten/mg Herzgewebe enthalten sind, wobei der größte Teil aus myeloischen antigenpräsentierenden Zellen (APCs) besteht. Durchflusszytometrische Messungen zeigten, dass CD73 im gesunden Herzen hauptsächlich auf T-Zellen vorkommt. Dagegen wird die CD39 (die ATP zu AMP hydrolysiert, dem Substrat der CD73) im hohen Maße auf myeloischen Zellen exprimiert. Drei Tage nach I/R steigt das CD73-Expressionsniveau insbesondere auf Granulozyten (~2.8-fach) und T-Zellen (~1.3-fach) signifikant an. Während im gesunden Herzen auf die Gesamtmasse bezogen die koronaren Endothelzellen 90% aller CD73-exprimierenden Zellen bilden, machen Leukozyten 3 Tage nach I/R etwa 2/3 der gesamten CD73 positiven Zellen aus. Mittels Genexpressionsanalysen konnte erstmals ein umfassender Überblick über die Expression aller wesentlichen purinergen Rezeptoren, Transporter und weiterer Ektoenzyme an Immunzellen aus dem Blut und dem Herzen gewonnen werden. Dabei zeigte sich, dass der A2B-Adenosinrezeptor erst im Herzen nach I/R exprimiert wird, während er auf den entsprechenden Immunzellen im Blut nicht bzw. kaum vorkommt. Global CD73-defiziente Mäuse zeigen nach I/R eine deutlich eingeschränkte Pumpleistung im Vergleich zu Kontrolltieren (Ejektionsfraktion: 38±7% vs. 53±3%, 28 Tage nach I/R). Die funktionelle Beeinträchtigung geht mit der Persistenz von Immunzellen im Herzen, einem pro-inflammatorischen Phänotyp eingewanderter Monozyten und APCs sowie einer erhöhten Expression von entzündungsfördernden Zytokinen im Herzgewebe einher. T-zellspezifische CD73−/−-Mäuse weisen nach I/R ähnliche funktionelle Einschränkungen auf wie global CD73-defiziente Tiere. In beiden Genotypen kam es darüber hinaus zur Bildung einer unreifen, instabilen Narbe in der Infarktregion. Insgesamt zeigen diese Ergebnisse, dass CD73 nach Infarkt auf eingewanderten T-Zellen und Granulozyten hochreguliert wird und das Herz damit vor einer unkontrollierten Entzündungsreaktion schützt. Das von der CD73 auf T-Zellen gebildete Adenosin ist demzufolge ein wichtiger Modulator der Wundheilung nach Herzinfarkt.Myocardial infarction is still one of the leading causes of death in the industrial nations. It is usually caused by sudden occlusion of a coronary artery resulting in inadequate blood supply and hence in death of cardiac tissue. As a consequence, immune cells infiltrate into the affected area and initiate reparative mechanisms finally leading to the formation of a stable infarct scar. A group of signalling molecules with immunomodulatory properties are extracellular nucleotides and nucleosides, whose concentrations are regulated by a complex system of channels, transporters, and ectoenzymes. Within this purinergic signalling system, the ecto-5´-nucleotidase (CD73) is known to play an important role, since CD73-generated adenosine mediates suppressive effects on multiple inflammatory processes. The impact of CD73 on the inflammatory reaction after myocardial infarction has not yet been investigated. Therefore, the present study aimed to characterize in detail the role of CD73-mediated inflammation in a mouse model of ischemia/reperfusion (I/R). A method was elaborated and validated which enabled for the first time the effective isolation of resident immune cells from cardiac tissue. It could be shown that the healthy, unstressed heart contained 2300±900 leukocytes/mg heart tissue, the most prominent fraction being myeloid antigen-presenting cells (APCs). Flow cytometry analysis revealed that CD73 in the healthy heart was mainly expressed on T cells, whereas the ectonucleotidase CD39 (which hydrolyses ATP to AMP, the substrate of CD73) was found in high levels on myeloid cells. Three days after I/R, CD73 expression levels significantly increase on granulocytes (~2.8 fold) and T cells (~1.3 fold). While in the healthy heart coronary endothelial cells account for 90% of the CD73 expressing cells, 3 days after I/R CD73 associated with leukocytes comprised 2/3 of the total cardiac CD73. Gene expression analysis provided a fist comprehensive overview on the expression of various purinergic receptors, transporters and additional ectoenzymes on immune cells from blood and heart. It was shown, that the adenosine A2B receptor was first expressed in the heart after I/R, while almost no expression was found on respective immune cells in the blood. Cardiac function of global CD73-deficient mice more severely declined after I/R compared with wildtype controls (ejection fraction: 38±7% vs. 53±3%, 28 days after I/R). The functional impairment was accompanied by the persistence of immune cells in the heart, a pro-inflammatory phenotype of infiltrating monocytes and APCs, and an increased expression of pro-inflammatory cytokines in cardiac tissue. Functional impairment as observed in CD73−/− mice was found to be similar in magnitude in T cell specific CD73−/− mice. In both genotypes, an immature scar formation was observed in the infarct area. The findings provide evidence, that CD73 is upregulated on cardiac granulocytes and T cells after myocardial infarction, thereby protecting the heart from an uncontrolled inflammatory response. Thus, adenosine formed by CD73 on T cells plays an important role in the healing process after myocardial infarction. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 01.07.2014 | |||||||
| Dateien geändert am: | 01.07.2014 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 12.12.2013 | |||||||
| Datum der Promotion: | 16.04.2014 |
