Dokument: De-activation of immune cells through modulation of extracellular matrix metalloproteinase inducer (EMMPRIN) by statins

Titel:	De-activation of immune cells through modulation of extracellular matrix metalloproteinase inducer (EMMPRIN) by statins
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=5122
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20070710-114251-7
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Manda, Venkata Sasidhar [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 2,76 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 10.07.2007 / geändert 10.07.2007
Beitragende:	Priv.Doz Dr. Neuhaus Oliver [Gutachter] Prof. Dr. Proksch Peter [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Statine sind vielfach verwendete cholesterinsenkende Medikamente, die das Enzym 3-Hydroxy-3-methylglutaryl Coenzym A (HMG-CoA) Reduktase hemmen. HMG-CoA Reduktase ist das limitierende Enzym des Mevalonat-Stoffwechselweges, dessen Endprodukt Cholesterin ist. Statine weisen eine Reihe von Eigenschaften auf einschließlich anti-proliferativer, immunsuppressiver, anti-inflammatorischer und neuroprotektiver Fähigkeiten. Der extrazelluläre Matrixmetalloproteinase-Aktivator (extracellular matrix metalloproteinase inducer; EMMPRIN) ist ein immunologisch wichtiges Glykoprotein, das die Matrixmetalloproteinase (MMP)-Ausschüttung und -Aktivierung, Immunzellaktivierung und zelluläre Differenzierung reguliert. Es dient auch als Chaperon für Monocarboxylat-Transporter. Struktur, Funktion und Aktivität von EMMPRIN werden von den Zwischenderivaten des Cholesterinsynthesewegs beeinflusst. EMMPRIN könnte ein wichtiger Angriffspunkt sein, um Entzündung und Immunsuppression zu regulieren. Da Statine immunsupprimierend und antiproliferativ auf aktivierte Zellen wirken, könnte ein Teil dieses Effektes auf der Regulation von Aktivatoren wie EMMPRIN beruhen. So wäre es möglich, dass einige der pleiotropischen Effekte, die durch Statine verursacht werden, über EMMPRIN vermittelt werden. Aufgrund dieser Hypothese wurden verschiedene Immunzellen, nämlich Monozyten und T-Lymphozyten, auf die durch EMMPRIN vermittelten immunsupprimierenden Effekte von Statinen untersucht. Statin-Studien in Monozyten: In der Monozyten-Zelllinie THP-1 regulieren Statine die Expression von EMMPRIN, welches sich als Aktivierungskomplex auf der Zelloberfläche befindet, herunter. Statine hemmen auch die Aktivierung von MMP-9 und MMP-2 sowie deren Ausschüttung durch diese Zellen. Die Hemmung der Glykosylierung durch Fluvastatin ergab eine Akkumulation niedrigglykosylierten EMMPRINs (eines Antagonisten der MMP-Aktivierung), während es die Expression hochglykosylierten EMMPRINs hemmte (eines Agonisten der MMP-Aktivierung). Außerdem zeigten intrazelluläre Permeabilisierungs- und Zelloberflächenbiotinylierungsexperimente die zelluläre Expression und den Glykosylierungsstatus von EMMPRIN auf. In Monozyten-T-Zell-Kokulturen hemmte ein verringerter EMMPRIN-Level in den Monozyten das kostimulierende Sekundärsignal für die Aktivierung und Proliferation von T-Lymphozyten und verursachte eine Inaktivierung der T Zellen. Dieser Effekt konnte auch mit EMMPRIN-Antagonisten nachgeahmt werden. Statin-Studien in T-Lymphozyten: In primären T-Lymphozyten regulieren Statine nicht nur die Zelloberflächenexpression von EMMPRIN herunter, sondern zusätzlich auch die Expression anderer Moleküle, wie CD98, MCT1 und CD29. Die verringerte Expression von EMMPRIN, welches ein Chaperon für den Monocarboxylat-Transporter 1 (MCT1) darstellt, verursacht eine intrazelluläre Anhäufung von MCT1. Diese intrazelluläre Ansammlung von MCT1 bewirkt eine Ansäuerung der Zellen und verursacht so einen „metabolischen Hungerzustand“ der aktivierten T Zellen, der auf einem behinderten Transport von Nährstoffen in die Zelle beruht. Diese Effekte inaktivieren die T-Lymphozyten, was sich durch eine verringerte Zellteilungsrate widerspiegelt. Polyklonal aktivierte T Zellen sind in der Lage, neuronale Apoptose in einer Kontakt-abhängigen und Haupthistokompatibilitätskomplex Klasse I-unabhängigen Weise zu verursachen, während mit Statinen behandelte T-Zellen neuroprotektiv wirken und die Neurodegeneration durch aktivierte Immunzellen verhindern. Antagonisten von EMMPRIN ahmten den neuroprotektiven Effekt der Statine nach und lassen EMMPRIN-vermittelte Neuroprotektion vermuten. Schlussfolgernd lässt sich sagen, dass Statine als therapeutische Wirkstoffe vielversprechende Anwärter in der Behandlung von Autoimmunerkrankungen, wie der Multiplen Sklerose, sind, wo die Deaktivierung autoreaktiver Zellen von entscheidender Wichtigkeit ist. Statins are widely used hypocholesterolemic drugs that inhibit 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase, a rate-limiting enzyme of the mevalonate pathway whose end product is cholesterol. Statins exert varied functions including anti‑proliferative, immuno-suppressive, anti‑inflammatory and neuroprotective actions. Immunologically, extracellular matrix metalloproteinase inducer (EMMPRIN) is an important glycoprotein that regulates matrix metalloproteinase (MMP) secretion and activation, immune cell activation and cellular differentiation. It also acts as a chaperone for monocarboxylate transporters. The structure, function and activity of EMMPRIN, depend on the metabolic intermediate derivatives of cholesterol pathway. Targeting EMMPRIN would be an important strategy to regulate inflammation and immunosuppression. If statins could impose immunosuppression and exhibit antiproliferative properties on activated cells, a part of this activity could be by regulating activation molecules like EMMPRIN. Thus, it was hypothesised that some of the pleiotropic effects exerted by statins are EMMPRIN mediated. Therefore, two immune cell types, namely monocytes and T cells, were tested for EMMPRIN-mediated immunosuppressive effect of statins. Statin studies in monocytes: In the monocytic cell line THP‑1, statins downregulated the surface expression of EMMPRIN, which exists as an activation complex on the cell surface. Statins also inhibited MMP-9 and MMP-2 activation and secretion in these cells. Inhibition of glycosylation by fluvastatin resulted in the formation of low glycosylated EMMPRIN (an antagonist of matrix metalloproteinase activation), while it inhibited the formation of high glycosylated EMMPRIN (an agonistic of matrix metalloproteinase activation). Furthermore, intracellular permeabilisation and cell surface biotinylation assays demonstrated the cellular location and glycosylation status of EMMPRIN respectively. Down regulated EMMPRIN on these accessory cells inhibited the secondary co‑stimulatory signal for T lymphocyte activation and proliferation and directed the T cell towards anergy. This effect could be mimicked by EMMPRIN antagonists. Statin studies in T cells: In primary T lymphocytes, statins downregulated the expression of EMMPRIN along with other molecules like CD98, MCT1 and CD29 on the cell surface. EMMPRIN being the chaperone for monocarboxylate transporter 1 (MCT1), its intracellular entrapment in-turn accumulated MCT1 as assessed by FACS analysis. This intracellular accumulation of MCT1 caused cellular acidification and metabolic starvation of activated T cells as evident by decreased intracellular pH and impaired transport of nutrients into the cell respectively. These cellular effects rendered T cells inactive as evident by their decreased proliferation. Polyclonally activated T cells were able to cause neuronal apoptosis in a contact dependent and MHC-I independent manner, while statin-treated activated T cells incurred neuroprotection and abolished neurodegeneration by activated immune cells. Antagonists of EMMPRIN mimicked the neuroprotective effect of statins, implying EMMPRIN mediated neuroprotection. In conclusion, statins as therapeutic drugs might be promising candidates in the treatment of autoimmune diseases like multiple sclerosis, where de-activation of autoactivated cells is of prime importance.
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Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Pharmazie » Pharmazeutische Biologie und Biotechnologie
Dokument erstellt am:	10.07.2007
Dateien geändert am:	10.07.2007
Promotionsantrag am:	31.05.2007
Datum der Promotion:	06.07.2007