MDCK-MRP2 - Dkfz

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Forschungsschwerpunkt E
Innovative Krebsdiagnostik und -therapie
Stärke und Persistenz aktivierender Reize
bestimmen Migration und Zytokinsekretion
humaner dendritischer Zellen
T. Luft* # , E. Maraskovsky , M. Schnurr , K. Knebel*,
M. Kirsch*, M. Görner* # , R. Skoda*, A.D. Ho # ,
P. Nawroth ‡ und A. Bierhaus ‡
* E160, DKFZ; ‡ Medizinische Klinik I, Universität Heidelberg;
# Medizinische Klinik und Poliklinik V, Universität Heidelberg
the Ludwig Institute for Cancer Research, Melbourne, Australien
Die Migration dendritischer Zellen (DC) in die Lymphknoten
sowie die Sekretion pro-inflammatorischer Zytokine wie IL-
6 und IL-12p70 sind kritische Funktionen reifer DC. Allerdings
ist die Ausprägung dieser Funktionen nicht notwendig
aneinander gekoppelt. Wir konnten zeigen, dass quantitative
Unterschiede in identischen Signaltransduktionswegen
die Differenzierung der Zellen zu migratorischen oder
Zytokin-sezernierenden Zellen beeinflussen.
Die Ausprägung der Fähigkeit zur Migration verlangte nur
schwache und transiente CD40-Signale, hingegen hemmten
starke und persistente CD40 Signale die Migration und
steigerten die Sekretion von Zytokinen. Dieses Modell traf
gleichermassen für die DC-Aktivierung durch intakte Pathogene
(lebende E. coli) zu. Weiterhin unterschied sich
die Persistenz der Signaltransduktion in CD1c + DC des peripheren
Blutes (PBDC) von der unreifer monozytärer DC,
was eine mögliche Erklärung für das migratorische funktionelle
Profil der PBDC erlaubt.
ERK1/2 und p38K mediierten synergistisch die Sekretion
von Zytokinen, jedoch wurde die Ausprägung migratorischer
Fähigkeiten von p38K verstärkt und von ERK1/2
gehemmt.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Richtung einer DC-vermittelten
Immunantwort durch die Stärke und die Persistenz
aktivierender Reize reguliert wird. (Manuskript eingereicht)
Die Stärke der Persistenz intrazellulärer Signale
bestimmt die Differenzierung dendritischer
Zellen (DC) zu migratorischen oder zytokinsezernierenden
Zellen - ein Regulationsmotif
zellulärer Adaptivität
T. Luft* # , E. Rodionova, E. Maraskovsky , M. Kirsch*,
M. Hess, M. Görner, U. Klingmüller**, R. Skoda* und
A.D. Ho #
*DKFZ E160, ** DKFZ A150, # Medizinische Klinik und Poliklinik
V, Universität Heidelberg, Ludwig Institute for Cancer
Research, Melbourne, Australien.
Die Sekretion von Zytokinen und die Migration in periphere
Lymphknoten sind zwei spezifische Charakteristika
monozytärer dendritischer Zellen (MoDC), welche durch
Stärke und Persistenz des Einwirkens extrazellulärer aktivierender
Reize reguliert werden. MAPKinasen sind wesentliche
Komponenten des intrazellulären Signaltransduktions-
Netzwerkes und vermitteln Migration (p38K) und Zytokinsekretion
(p38K und ERK1/2) von MoDC. Auch die Aktivität
der Phosphatidylcholin-spezifischen Phospholipasen PC-
PLC und PLD korrelieren mit einem migratorischen Phänotyp,
jedoch in nicht-migratorischen Zellen ist ihre Aktivität
vermindert.
Wir beobachteten, dass die Persistenz dieser drei Signalwege
von unterschiedlichen funktionellen Modulatoren dendritischer
Zellen beeinflusst wird: Wortmannin verstärkte
Klinische Kooperationseinheit E160
Molekulare Hämatologie/Onkologie
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
die Phosphorylierung von p38K und ERK1/2 nach 24 Stunden,
was mit erhöhter Sekretion von IL-6 und IL-12p70
korrelierte. Dagegen hemmte D609 alle MAPK und
Phospholipasen mit dem Resultat einer vollständigen
Reifungshemmung der MoDC. Zyklisches AMP (cAMP) hatte
interessante modulatorische Effekte: Hemmung der
MAPK p38K und ERK1/2 sowie Verstärkung der Aktivität
der PC-PLC. Entsprechend sezernierten MoDC, die in Anwesenheit
von cAMP aktiviert wurden, geringere Mengen von
Zytokinen und zeigten verstärkte migratorische Aktivität.
Unsere Ergebnisse stützen die Hypothese, dass die Modulation
der Stärke der Persistenz intrazellulärer Signale ein
wesentliches regulatorisches Motif zellulärer Differenzierung
ist. Dieses erlaubt adaptives Verhalten dendritischer Zellen
angesichts einer grossen Bandbreite verschiedenster Typen
und Stärken extrazellulärer Reize bei gleichzeitiger Integration
eines komplexen Netzwerkes aktivierender und
hemmender Module in der Zelle selbst. (Manuskript in Vorbereitung).
Arbeitsgruppe Immunregulation
Wir beschäftigen uns mit immunregulatorischen Regelkreisen
innerhalb des myeloischen und lymphatischen Teils
des Immunsystems. Ausgehend von eigenen Untersuchungen
zur Regulation des Arginin-Metabolismus myeloischer
Zellen (Munder et al. 1998, J. Exp. Med. 187:2103, Munder
et al., J.Immunol. 1998, 160:5347; Munder et al. 1999,
J.Immunol. 163:3771) sowie zur Anergisierung von T-Zellen
(Munder et al 2002, J. Exp. Med. 196:1151) haben wir
im letzten Jahr v.a. die entsprechenden Mechanismen im
humanen Immunsystem studiert.
1. Arginin-Metabolismus in Zellen des
menschlichen Immunsystems
M. Munder, G. Doschko, M. Görner, C. Luckner
Kooperationspartner: M. Modolell (Max-Planck-Institut für
Immunbiologie, Freiburg); F. Mollinedo (Universität Salamanca,
Spanien); J. Calafat (Krebsforschungszentrum der Niederlande,
Amsterdam); C. Gil-Lamaignere und F.-M. Müller (Kinderklinik der
Universität Heidelberg); A. D. Ho (Medizinische Klinik V, Heidelberg)
Die Regulation des Arginin-Metabolismus myeloischer Zellen
spielt eine zentrale Rolle in zahlreichen murinen Modellen
für Inflammation, Autoimmunität und Tumorkontrolle.
L-Arginin kann zum einen durch das induzierbare Enzym
Stickstoffmonoxid-Synthase (iNOS) zum zytotoxischen
Effektormolekül NO umgesetzt werden. In einem alternativen
Stoffwechselweg wird L-Arginin durch das Enzym
Arginase zu Ornithin und Harnstoff hydrolysiert. Durch
Kompetition um das gemeinsame Substrat limitiert die
Arginase somit die Synthese des v.a. proinflammatorisch
wirkenden NO und stellt somit einen möglichen antiinflammatorischen
Stoffwechselweg dar. Vom Ornithin ausgehend
werden Polyamine und Prolin synthetisiert, welche essentiell
für Zellproliferation bzw. Kollagensynthese sind. Die Arginase
steht somit vermutlich im Zentrum von Prozessen
der Geweberegeneration, Synthese von Extrazellularmatrix
und Steuerung von Entzündung. In früheren Arbeiten
hatten wir demonstriert, daß die Enzyme iNOS und Arginase
in murinen Makrophagen und dendritischen Zellen durch
TH1 Zytokine (iNOS) bzw. TH2 Zytokine (Arginase) streng
dichotom induziert werden (Munder et al., J.Immunol. 1998,
160:5347). Ferner konnten wir zeigen, daß selektiv das
hepatische Isoenzym der Arginase (Arginase I) in den erwähnten
myeloischen Zellen reguliert wird (Munder et al.,