Die saure Sphingomyelinase (Asm), ein Enzym des Sphingolipidmetabolismus,
spaltet Sphingomyelin zu Ceramid und Phosopocholin. Aktiviert wird die Asm unter
anderem durch Stimulation des CD28 Rezeptors. CD28 Signale werden auch für die
Aktivierung von konventionellen T-Zellen (Tconv) und für die Kostimulation benötigt
und sind essentiell für die Differenzierung von regulatorischen T-Zellen (Treg) im
Thymus und deren Erhalt in der Peripherie. Wir konnten zeigen, dass sich Tconv und
Treg Zellen hinsichtlich der Asm unterscheiden. Treg haben eine höhere "basale"
Asm Aktivität, widergespiegelt im höheren Ceramidgehalt und haben eine niedrigere
Lipidordnung als Tconv Zellen. Die Abwesenheit der Asm in defizienten Mäusen
bewirkt einen relativen Anstieg der Treg-Frequenz innerhalb der CD4+ T-Zellen.
Außerdem führt die Asm-Defizienz in Treg Zellen zu einer erhöhten Umsatzrate des
immunsupprimierenden Moleküls CTLA-4 und zu einer verstärkten Suppressivität
von Treg Zellen aus Asm-/- Mäusen gegenüber Wildtyp Zellen. Ein Anstieg in der
Treg-Frequenz, äquivalent zur genetischen Defizienz, kann auch durch Inhibition der
Asm, d. h. durch Wirkstoffe wie Amitriptylin und Desipramin erreicht werden. Es
konnte gezeigt werden, dass die Inhibitorbehandlung die absolute Anzahl der Tconv
Zellen selektiv verringert, da Treg Zellen gegenüber dem Asm Inhibitor-induzierten
Zelltod resistenter sind. Mechanistisch erklärbar sind die Unterschiede gegenüber
den proapoptotischen Inhibitoreffekten zwischen Tconv und Treg Zellen dadurch,
dass Treg Zellen durch die Anwesenheit von IL-2 geschützt sind. In Abwesenheit von
IL-2 sterben die Treg Zellen ebenfalls. Die gezielte Veränderung des Verhältnisses
von Treg zu Tconv durch den Einsatz von Asm-inhibitorischen Medikamenten kann
hilfreich bei der therapeutischen Behandlung von inflammatorischen- und
Autoimmunerkrankungen sein.
Inwiefern die Asm für die Funktion von T-Zellen in der anti-viralen Immunantwort
entscheidend ist, wurde im Masernvirus-Infektionsmodell näher untersucht. In Asm-/-
Mäusen und Amitriptylin-behandelten Mäusen konnte gezeigt werden, dass in
Abwesenheit der Asm die Kontrolle der Masernvirusinfektion verschlechtert ist. Treg
sind auch hier von entscheidender Bedeutung, da die Asm-abhängige, verstärkte
Masernvirusinfektion bei Fehlen der Asm nur in Gegenwart von Treg auftritt. In der
akuten Phase gibt es in Asm-/- Mäusen weniger masernvirusspezifische T-Zellen und dadurch eine verringerte Beseitigung der Viruslast. In der chronischen Phase ist die
Anzahl masernvirusspezifischer T-Zellen zwischen WT und Asm-/- Mäusen
vergleichbar. In Letzteren ist allerdings die Anzahl und Frequenz von T-Zellen im
Gehirn infizierter Mäuse noch deutlich erhöht, was die verstärkte Maserninfektion
widerspiegelt.
Zusammenfassend zeigt sich, dass die Asm die Funktion von Treg moduliert und
einen Einfluss auf das Verhältnis von Tconv und Treg zueinander hat. Im
Masernvirus-Infektionsmodell kann die Veränderung des Tconv zu Treg
Verhältnisses in Abwesenheit der Asm ursächlich für die verringerte Viruskontrolle
sein. Die Asm Inhibitor-induzierte Treg-Aktivierung und die Beeinflussung des Treg
zu Tconv Verhältnisses können wiederum für therapeutische Zwecke genutzt
werden, wie beispielsweise bei Multipler Sklerose und Rheumatoider Arthritis. / The acid sphingomyelinase (Asm), an enzyme of the sphingolipid metabolism,
hydrolyses sphingomyelin into ceramide and phosphocholine. Besides other stimuli
the Asm is activated by ligation of the costimulatory molecule CD28. CD28 signaling
is necessary to activate conventional T-cells (Tconv) and is crucial for the
differentiation and maintenance of thymus-derived regulatory T-cells (Treg). We
could demonstrate that Tconv and Treg cells differ with respect to Asm activity. Treg
cells have an increased "basal" Asm activity resulting in an elevated level of
ceramide and show a decreased lipid order compared to Tconv cells. The absence of
Asm leads to a relative increase in Treg frequency among CD4+ T-cells in Asmdeficient
mice. Furthermore, the Asm deficiency results in an increased turnover rate
of the immunosuppressive molecule CTLA-4 and strengthens the suppressive
capacity of Treg cells from Asm-/- mice compared to wild type Treg cells. An increase
of the Treg cell frequency, equivalent to that seen with genetic deficiency, can be
achieved by drugs like amitriptyline and desipramine too. The inhibitor treatment
selectively decreases the absolute numbers of Tconv cells as Treg cells are more
resistant towards Asm inhibitor induced cell death. The mechanistic explanation for
the difference concerning the proapotptotic effects of Asm inhibitors between Treg
and Tconv cells is that Treg cells are protected by IL-2. In the absence of IL-2 Treg
cells die too. Therapeutically shifting the balance of Treg and Tconv cells by Asminhibiting
drugs can be beneficial in inflammatory and autoimmune diseases.
Whether the Asm is necessary for the function of T-cells during anti-viral immune
responses was investigated in a measles virus infection model. In Asm-/- mice and
amitriptyline treated mice control of the measles virus was impaired. Treg cells are of
critical relevance as the Asm dependent boost in measles infection was only visible
in the presence of Treg cells. During the acute phase of infection less measles virus
specific T-cells were present leading to a decreased clearance of virus from the
brains of Asm-/- mice. In the chronic phase the number of measles virus specific Tcell
was comparable between wt and Asm-/- mice. But in the latter the number and
frequency of T-cells in brains of infected mice was increased, which mirrors the
enhanced measles virus infection.
In conclusion, the Asm modulates the function of Treg cells and influences the Treg-
Tconv ratio. The changed Treg-Tconv ratio in the absence of Asm expression might
be responsible for the reduced virus control in the measles virus infection model.
Additionally, the Asm inhibitor induced Treg cell activation and its effects on the Treg-
Tconv ratio can be used for therapeutical approaches in diseases like multiple
sclerosis or rheumatoid arthritis.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:15380 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Hollmann, Claudia Beate |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | deu |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/doku/lic_mit_pod.php, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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