Abstract
The mast cells are an integral part of the human immune system. They are important modulators of inflammatory and physiological processes. Mast cells exert their functions through degranulation and release of inflammatory mediators, such as histamine, proteases and cytokines. There are two main pathways leading to the mast cell activation, the immunoglobulin-dependent and the immunoglobulin-independent pathway. The latter pathway can be triggered by several non-immunological stimuli, and two novel receptors responsible for the activation have been identified, the MAS-related G protein-coupled receptor X1 (MRGPRX1) and X2.
The MRGPRX1 and MRGPRX2 have two established functions: i) they trigger the degranulation of mast cells and ii) they are involved in pain perception and itch on a specific subset of sensory neurons. These receptors are not expressed in all of the populations of mast cells, only in the tryptase and chymase containing mast cells, contributing to the mast cell heterogeneity. Unlike most G protein-coupled receptors, the MRGPRX1 and MRGPRX2 are quite non-selective, binding an ever growing list of different ligands. Their ligands include endogenous neuropeptides, host defense peptides and protein fragments, as well as synthetic compounds such as different antibiotics. Their endogenous ligands could be a triggering signal in some mast cell-related diseases by degranulating mast cells and thereby inducing inflammation. Due to the non-selectivity of MRGPRX1 and MRGPRX2, they probably still have many hitherto unknown ligands. The aim of this study was to isolate novel endogenous ligands for the MRGPRX1 and MRGPRX2 from human tissues with the “reverse pharmacology approach” and to determine their potential to degranulate mast cells.
The starting materials for the isolation, human platelets and plasma, contained MRGPRX1 and MRGPRX2 activating compounds. From the human plasma, three fragments of albumin able to activate the MRGPRX2 were isolated and sequenced. These fragments were dose-dependently activating the MRGPRX2 and degranulating mast cells. Two MRGPRX1 activating hemoglobin β-chain fragments were isolated from human platelets. These fragments were dose-dependently activating the MRGPRX1, but had no effect on mast cell degranulation. / Tiivistelmä
Syöttösolut on tärkeä osa ihmisen immuunijärjestelmää. Ne ovat tärkeitä tulehdus- ja fysiologistenprosessien säätelijöitä. Syöttösolujen vaikutus välittyy degranulaation ja siinä vapautuvien tulehdusvälittäjäaineiden kautta. Vapautuviin aineisiin lukeutuu esim. histamiini ja lukuisia sytokiinejä, sekä proteaaseja. Syöttösolujen aktivaatio voi tapahtua immunoglobuliineista riippuvaa tai immunoglobuliineista riippumatonta reittiä pitkin. Monet ei-immunologiset tekijät voivat laukaista jälkimmäisen reitin ja kaksi uutta tähän vaikuttavaa G-proteiinikytkentäistä reseptoria on löydetty, MAS-related G protein-coupled receptor X1 (MRGPRX1) ja X2.
MRGPRX1:llä ja MRGPRX2:lla on kaksi tunnettua tehtävää: i) ne laukaisevat syöttösolujen degranulaation ja ii) ne osallistuvat kivun ja kutinan aistimiseen tietyissä tuntohermoissa. Näitä reseptoreita ei ilmennetä kaikissa syöttösoluissa, vaan ainoastaa tryptaasia ja kymaasia sisältävissä syöttösoluissa, ja täten osaltaan selittävät syöttösolujen monimuotoisuutta. Useimmista G-proteiinikytkentäisistä reseptoreista poiketen MRGPRX1 ja MRGPRX2 ovat laajakirjoisia, sitoen monia erilaisia ligandeja. Ligandeihin kuuluu endogeenisia neuropeptidejä, antimikrobiaalisia peptidejä ja proteiinin fragmentteja, sekä synteettisiä yhdisteitä kuten erilaisia antibiootteja. Reseptoreiden endogeeniset ligandit voivat toimia laukaisijana jossain syöttösoluihin liittyvissä sairauksissa, degranuloidessaan syöttösoluja ja aiheuttaen paikallisen tulehdustilan. Reseptoreiden laajakirjoisuudesta johtuen niillä on oletettavasti monia vielä tuntemattomia ligandeja. Tämän tutkimuksen tarkoitus oli eristää uusia endogeenisiä ligandeja MRGPRX1:lle ja MRGPRX2:lle ihmisen kudoksista ”kääteisfarmakologista lähestymistapaa” hyödyntäen ja selvittää ligandien kyky syöttösolujen degranulaatioon.
Lähtömateriaalina käytetyt ihmisen verihiutaleet ja plasma sisälsivät MRGPRX1:ta ja MRGPRX2:ta aktivoivia yhdisteitä. Plasmasta eristettiin ja sekvensoitiin kolme albumiinin fragmenttia, jotka aktivoivat MRGPRX2:ta. Nämä fragmentit aktivoivat MRGPRX2:ta ja degranuloivat syöttösoluja annosriippuvaisesti. Kaksi MRGPRX1:tä aktivoivaa hemoglobiinin β-ketjun fragmenttia eristettiin ihmisen verihiutaleista. Nämä fragmentit tunnistettiin hemorfiineiksi ja ne aktivoivat MRGPRX1:tä annosriippuvaisesti, mutta eivät vaikuttaneet syöttösolujen degranulaatioon.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:oulo.fi/oai:oulu.fi:isbn978-952-62-1633-1 |
| Date | 05 September 2017 |
| Creators | Karhu, T. (Toni) |
| Contributors | Herzig, K. (Karl-Heinz) |
| Publisher | Oulun yliopisto |
| Source Sets | University of Oulu |
| Language | English |
| Detected Language | Finnish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, © University of Oulu, 2017 |
| Relation | info:eu-repo/semantics/altIdentifier/pissn/0355-3221, info:eu-repo/semantics/altIdentifier/eissn/1796-2234 |
Page generated in 0.0012 seconds