Zellbiologie & Imaging - Laborwelt

Wissenschaft Translationale Medizin
Abb. 3: Konfokale Mikroskopie der Co-Lokalisation von CXCR2 und CD74 (Overlay: gelborange)
in RAW264.7-CXCR2-Transfektanten. © Bernhagen et al. Nat. Med. 13, 587-596
(2007)
war der Gehalt an glatten Muskelzellen und
fibrillärem Kollagen erhöht, was einem stabileren
Plaque-Phänotypen entsprach. Als
zugrundeliegenden Mechanismus entdeckten
die Autoren die MIF-vermittelte Adhäsion von
Monozyten an Endothelzellen 9 . Danach ist
nach MIF-Blockade eine Reduktion der Makrophagenanzahl
in der Aortawand von Apoe –/– -
Mäusen zu beobachteten. Hinzu kommt eine
Inhibition mehrerer Entzündungsmediatoren,
darunter Matrixmetalloproteinase (MMP)-2
und Tumornekrosefaktor (TNF) 10 .
MIF-Effekte werden über einen
Rezeptor-Kinase-Komplex ausgelöst
Humanes MIF hat ein Molekulargewicht von
12,34 kDa und weist eine 90%ige Homologie
zu murinem MIF auf. Die Röntgenstrukturanalyse
von MIF ergab ein Trimer. Die drei
identischen Untereinheiten formen ein ringförmiges
Protein mit einem hydrophoben
Kanal, dessen Funktion allerdings noch nicht
bekannt ist (Abb. 1). Einer Studie zufolge, in der
Gelfiltration und ‚Cross-linking’-Experimente
durchgeführt wurden, tritt MIF in physiologischer
Lösung als Monomer und als Dimer
auf, die trimere Form kommt dagegen eher
seltener vor 11 . Für MIF wurden sowohl eine
Tautomerase- als auch eine Thiolprotein-
Oxidoreduktaseaktivität beschrieben. Allerdings
konnte diesen enzymatischen Aktiviäten
bisher keine physiologische Bedeutung
zugeordnet werden. Abgesehen von seiner
besonderen Struktur weist das MIF-Monomer
eine auffällige Ähnlichkeit mit dem Dimer des
CXC-Chemokins Interleukin 8 (IL-8) auf, einem
Chemokin, das maßgeblich an der Progression
der Atherosklerose beteiligt ist.
Als erster cytoplasmatischer Interaktionspartner
von MIF wurde das Jab1 (C-Jun
activation domain binding protein-1) mittels
Yeast-Two-Hybrid-Screening entdeckt 12 , eine
Untereinheit des COP-9-Signalosoms. Durch
die Bindung von MIF an Jab1 wird die Aktivierung
der AP-1-vermittelten Genexpression
und die Degradation von p27kip1 verhindert
und so die Zellwachstumsinduktion blockiert
(Abb. 2). Andererseits inhibiert MIF die p53vermittelte
Apoptose. Diese Inhibition ist
Cyclooxygenase (Cox)-2-abhängig 13 , deren
Expression wiederum von AP-1 induziert wird.
MIF könnte hier also auch die AP-1-vermittelte
Expression von Cox-2 fördern, indem es an
Jab1 bindet.
CD74, die MHC-Klasse-II-assoziierte invariante
Kette, wurde als erster Zelloberflächen-
Rezeptor für MIF identifiziert. Es wurde
gezeigt, dass die MIF/CD74-Interaktion eine
Aktivierung der ERK1/2/MAPK-Signaltransduktionskette
zur Folge hat (Abb. 2). Die Studien
der letzten zwei Jahre trugen wesentlich zur
Aufklärung der MIF/CD74-Signalwege bei. Die
Autoren schlugen einen MIF/CD74-Signalkomplex
vor, der über die Kopplung an das Proteoglykan
CD44 und eine Tyrosin-Kinase der Src-
Familie die Induktion der Apoptose blockieren
Abb. 4: Blockade von MIF führte zur Regression und Stabilisierung von fortgeschrittenen
atherosklerotischen Plaques. Nach 12 Wochen fettreicher Diät wurden Apoe –|– -Mäuse
zusätzliche vier Wochen mit blockierenden Antikörpern oder Puffer (Kontrolle) behandelt.
A. Oil-Red-O-Färbung der Aortenwurzeln; B. Datenpunkte repräsentieren die
Plaquefläche nach 12 bzw. 16 Wochen; © Bernhagen et al. Nat. Med. 13, 587-596 (2007)
kann, indem der Phospho-Inositid-3-Kinase
(PI3K)/Akt-Weg aktiviert wird oder auch p53
inhibiert wird 14,15 . Es bedarf noch der Klärung,
ob CD74 die MIF-Internalisierung und/oder
die Interaktion mit Jab1 ermöglicht.
Der CXC-Rezeptorligand MIF vermittelt
inflammatorische Zellrekrutierung
Da nicht alle Zellen, auf die MIF wirkt (z.B
Neutrophile und Fibroblasten), CD74 auf ihrer
Oberfläche exprimieren, lag die Annahme
nahe, dass mindestens ein zusätzlicher Rezeptor
am MIF-Wirkmechanismus beteiligt ist.
Unter Berücksichtigung der chemokinartigen
Wirkweise von MIF und seiner strukturellen
Ähnlichkeit mit dem IL-8-Dimer wurde vermutet,
dass es sich um einen Chemokin-Rezeptor
handeln müsste.
Tatsächlich konnten kürzlich die Rezeptoren
für die CXC-Chemokine IL-8 und SDF-1a,
CXCR2 und CXCR4 als funktionelle Rezeptoren
für MIF identifiziert werden 16 .
In vitro-Adhäsionsversuche in einer laminaren
Flusskammer zeigten, dass MIF einen
Integrin-abhängigen Leukozytenarrest auf
Endothelzellen direkt durch CXCR2 und – zu einem
geringeren Ausmaß – durch CXCR4 sowie
durch den zuvor beschriebenen MIF-Rezeptor
CD74 bewirkte. Durch Expressionsanalysen
und die Anwendung blockierender Antikörper
konnte eine Beteiligung der CXC-Chemokine
IL-8 und SDF-1a ausgeschlossen werden. Auch
die MIF-induzierte Leukozyten-Chemotaxis
wurde durch CXCR2 und CXCR4 vermittelt,
und Kompetitionsstudien mit radioaktiv
markiertem IL-8 und SDF-1a zeigten die Interaktion
von MIF mit diesen Rezeptoren. Letztendlich
belegten Co-Immunpräzipitations-
Experimente und konfokale Mikroskopie die
Existenz eines CD74/CXCR2-Rezeptorkomplexes
(Abb. 3) sowie die direkte Interaktion
von MIF mit CXCR2. Erstaunlicherweise
bewirkte MIF eine rapide CXCR2-abhängige
Calcium-Mobilisierung in Neutrophilen.
Dies bedeutet, dass die Ca 2+ -Mobilisierung
nicht die Kooperation von CD74 erfordert,
da Neutrophile dieses Zelloberflächenprotein
nicht exprimieren. Des Weiteren konnte die
direkte Aktivierung des Integrins aLb2 durch
MIF auf der Monozytenzelllinie MonoMac6
und auf primären Monozyten anhand eines
Antikörpers gegen die aktive Konformation
von aLb2 nachgewiesen werden.
Anhand von Adhäsionsversuchen in explantierten
Mauskarotiden wurden ex vivo
Beweise für die Beteiligung von CXCR2 an
der MIF-induzierten Zellrekrutierung erbracht.
Die Applikation von blockierenden
Antikörpern gegen CD74, CXCR2 oder MIF
führte gleichermaßen zu einer Reduktion
der adhärenten Monozyten. Mittels Intravitalmikroskopie
wurde auch in vivo die Rolle
von CXCR2 dokumentiert. Im Modell der induzierten
Peritonitis wurden MIF-Wildtyp
8 | 9. Jahrgang | Nr. 3/2008 LABORWElT