Extrazelluläre Histone bei Lungenschaden und Fibrose

• Antragsteller: Professor Dr. Markus Bosmann
• Fachliche Zuordnung: Pneumologie,Thoraxchirurgie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 234374316

Nukleäre Histone können bei akutem Lungenschaden und anderen Lungenerkrankungen in das extrazelluläre Kompartment freigesetzt werden. Die zellulären Quellen sind neutrophile Granulozyten oder/und sterbende nicht-leukozytäre Zellen. Neutrophile Granulozyten generieren extrazelluläre Histone als neutrophile extrazelluläre Fallen (NETs). Die Bildung von NETs erfordert eine Veränderung des Chromatins durch Citrullinierung von Histonen durch das Enzym, Peptidylarginin-Deiminase Typ IV (PAD4). NETs und extrazelluläre Histone sind Bestandteil der angeboren Immunantwort, da sie bei Infektionen die Mikroorganismen abtöten. Auf der anderen Seite sind extrazelluläre Histone hochgradig zytotoxisch für das Lungengewebe und induzieren eine starke Entzündungsantwort. In unseren vorangegangenen Studien haben wir begonnen, die pleiotropen Effekte von extrazellulären Histonen bei akutem Lungenschaden zu charakterisieren. Allerdings ist bislang wenig beachtet worden, welche Aktivität NETs / extrazelluläre Histone bei der Transition einer akuten Gewebeschädigung in eine abnormale Wundheilung, Remodellierung des Gewebes und letztendlich Lungenfibrose ausüben.Im hier vorgelegten Projektantrag, planen wir die zellulären Quellen sowie funktionellen Aktivitäten von extrazellulären Histonen bei experimentellem Bleomycin-induzierten Lungenschaden und Fibrose zu untersuchen. Es wird beabsichtigt, anhand von chimären Mäuse mit Histon H2B-eGFP Reporteraktivität die relativen Anteile von NETs gegenüber nicht-myeloiden Zellen bezüglich der Freisetzung von extrazellulären Histonen bei Lungenschaden zu untersuchen. Die funktionelle Relevanz der Citrullinierung von Histonen soll in Zytotoxizitätsstudien mit murinen Lungenepithelzelllinien beleuchtet werden. Weiterhin ist geplant, transgene Mausstämme zur selektiven Depletion von neutrophilen Granulozyten sowie neutrophilen-spezifischen Deletion von PAD4 bei Bleomycin-induzierter Lungenfibrose einzusetzen. Monoklonale Antikörper mit Affinität gegen Histon H4 sollen die Antagonisierung von endogenen extrazellulären Histonen bei Lungenfibrose ermöglichen. Die experimentellen Endpunkte dieser Untersuchungen beinhalten Nachweisverfahren zur Akkumulation der extrazellulären Matrix, Muster von Zytokinen/Chemokinen sowie Messungen von intra-pulmonalen und zentralen T Zellen. Die Langzeiteffekte von extrazellulären Histonen auf das adaptive Immunsystem werden durch Analysen des Transkriptoms von regulatorischen T Zellen geleitet. Insbesondere soll die Bedeutung von stress-induzierten Genen in regulatorischen T Zellen evaluiert werden.Dieses Projekt soll dazu beitragen, ein besseres Verständnis der zellulären und molekularen Mechanismen bei der Pathogenese des akuten Lungenschadens und Lungenfibrose zu gewinnen. In Zukunft könnten derartige experimentelle Erkenntnisse hilfreich sein, um die Relevanz von extrazellulären Histonen als potentielle Zielstrukturen für Therapieinterventionen bei pulmonaler Fibrose besser einordnen zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Professor Dr. Charles Esmon; Professor Dr. Peter A. Ward