AREG contributes to the diminished PICD of neonatal monocytes by EGFR-mediated apoptosis suppression

Platen, Christopher; Orlikowsky, Thorsten (Thesis advisor); Usadel, Björn (Thesis advisor); Bohrmann, Johannes (Thesis advisor)

Aachen (2018, 2019)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2018

Kurzfassung

Fast eine Millionen Neugeborene sterben jährlich an Infektionskrankheiten, was unter anderem auf die vermehrte Anfälligkeit für mikrobielle Infektionen aufgrund massiver Unterschiede zum adulten Immunsystem zurückzuführen ist. Der Prozess der Inflammation ist ein natürlicher Schutzmechanismus bei Infektionen oder Verletzungen. Dabei ist die Termination des Prozesses essentiell, da eine anhaltende Inflammation mit der kontinuierlichen Ausschüttung von Zytokinen einhergeht und zu Gewebeschäden, Funktionsstörungen der Organe sowie einer erhöhten Mortalität führen kann. Das pathologische Andauern der Inflammation ist insbesondere für Neugeborene von zentraler Bedeutung, da diverse neonatale Erkrankungen, wie periventrikuläre Leukomalazie, nekrotisierende Enterokolitis oder bronchopulmonale Dysplasie, durch eine prolongierte inflammatorische Antwort gekennzeichnet sind. Ein physiologischer Vorgang, der Länge und Umfang der inflammatorischen Antwort reguliert, ist die Apoptoseinduktion von inflammatorischen Effektorzellen. Ein spezielles Beispiel ist der Phagozytose-induzierte Zelltod (phagocytosis-induced cell death, PICD) von phagozytierenden Immunzellen. Frühere Studien belegen, dass der PICD in neonatalen Monozyten, im Vergleich zu adulten Monozyten, deutlich reduziert ist. Ein potentieller therapeutischer Ansatz wäre, die anhaltende Inflammation in Neonaten durch einen Anstieg des verringerten PICD zu begrenzen. Ein Rezeptor, der nach Bindung seines Liganden die Induktion der Apoptose blockieren kann, ist der EGF Rezeptor. Ein Ligand des EGFR ist das Zytokin Amphiregulin (AREG). Da verschiedene Studien zeigen, dass AREG Apoptoseresistenz vermittelt und zudem bei bakterieller Infektion sezerniert wird, wurde die Hypothese aufgestellt, dass AREG zum verringerten PICD von neonatalen Monozyten durch Beeinflussung der Apoptose-Signalkaskade beitragen könnte. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein etabliertes in vitro E. coli Infektionsmodell genutzt, um den PICD in primären Monozyten aus peripherem Blut (PBMO) und Nabelschnurblut (CBMO) zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass CBMO nach Infektion eine deutlich erhöhte pro-AREG Expression an der Zelloberfläche, sowie höhere Konzentrationen des löslichen Proteins freisetzen, die als anti-apoptotischer Stimulus dienen könnten. Mithilfe durchflusszytometrischer Analysen wurde sowohl der intrinsische als auch der extrinsische Apoptose-Signalweg in Abhängigkeit von AREG untersucht. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass AREG beide Signalwege über den EGFR reguliert. Die extrinsische Apoptose wird von AREG über die Erhöhung der intrazellulären Matrixmetalloproteasen MMP-2 und -9 reguliert, die die proteolytische Spaltung des membranständigem Fas Liganden bewirken. Im Falle der intrinsischen Apoptose führt die Bindung von AREG an den EGFR zur Phosphorylierung von ERK1/2, Akt und BAD. Diese hat sowohl eine Erhöhung der intrazellulären Bcl-2 und Bcl-XL Proteinkonzentration, als auch eine verminderte Aktivierung der Pro-Caspasen -9 und -3 zur Folge. Weiterhin zeigen die Daten, dass AREG einen regulatorischen Einfluss auf T-Zellen haben könnte, ein Zelltyp, der für die Immunantwort von elementarer Bedeutung ist. AREG verringert die Proliferation von T-Zellen vermutlich über die kostimulatorische Kapazität von Monozyten, indem es die Oberflächenexpression von CD80, CD86 und HLA-DR reduziert. Die temporäre Präsenz während der Neonatalperiode könnte AREG als endogenen Immunregulator identifizieren. Die Untersuchung zugrundeliegender Mechanismen von inflammatorischen Erkrankungen in Neugeborenen ist von wesentlichem klinischen Interessen und ein besseres Verständnis der regulatorischen Elemente, die den PICD beeinflussen, könnte die Entwicklung neuer Therapieansätze erleichtern. Durch Inhibition von AREG konnte der PICD von neonatalen Monozyten signifikant erhöht werden, womit AREG ein potentielles Zielprotein darstellen könnte, um den Verlauf von inflammatorischen Krankheiten in Neugeborenen zu beeinflussen.

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