Efferocytosis and anti-inflammatory signaling - two beneficial functions of the Mer receptor in rheumatoid arthritis
Immunology
Final Report Abstract
Rheumatoide Arthritis (RA) ist eine chronisch entzündliche Erkrankung synovialer Gelenke, die mit dem Abbau von Knorpelgewebe und Knochen und einem Funktionsverlust einhergeht. Es wird spekuliert, dass negative Rückkopplungsmechanismen bei RA das Fortschreiten der Erkrankung nicht effektiv genug verhindern. Ein solcher negativer Regulationsmechnismus, der die Produktion von Entzündungsmediatoren hemmt, wird durch die TAM (Tyro3, Axl, Mer)- Rezeptorfamilie aktiviert. Der Fokus in diesem Projekt lag auf dem Rezeptor Mer. Die Überexpression des Mer Liganden Protein S (Pros1) verminderte die Produktion von Entzündungsmediatoren durch Makrophagen in vitro und in der inneren Gelenkkapsel von Mäusen mit Arthritis. Überraschender Weise verschlimmerte die Verabreichung eines Mer-spezifischen Antikörpers, der eine Phosphorylierung des Rezeptors bewirkt, die Gelenkentzündung und die Arthritis-Symptomatik im Mausmodel. Dieser Antikörper bewirkt nicht nur eine Aktivierung von Mer sondern verhinderte außerdem die Mer-vermittelte Aufnahme von apoptotischen Zellen durch Makrophagen in vitro, ein Prozess der als Efferozytose bezeichnet wird. Die Beseitigung von apoptotischen Zellen ist eine weitere Funktion, die über den TAM Rezeptor Mer vermittelt wird. Der Mer Ligand Pros1 kann mit Hilfe seiner Gla-Domäne an Phosphatidyl-Serine (PS) auf der Oberfläche von apoptotischen Zellen binden und so ihre Mer-Rezeptor-vermittelte Efferozytose induzieren. Auf diese Weise verhindert anti-Mer wahrscheinlich die Interaktion von Merexprimierenden Phagozyten und PS-gebundenem Pros1 auf der Oberfläche von apoptotischen Zellen. Anti-Mer verminderte ebenfalls die Efferozytose in Kniegelenken von Mäusen mit experimenteller Arthritis, was durch das vermehre Vorhandensein von Zellen, die positiv für den Apoptose-Marker aktive Caspase-3 waren, gezeigt werden konnte. Apoptotische Zellen, die nicht aufgenommen werden, durchlaufen einen Prozess, der als sekundäre Nekrose bezeichnet wird und mit der Freisetzung ihres entzündungsfördernden Zellinhalts einhergeht. In RA wandern hauptsächlich Neutrophile, die nur eine kurze Lebenszeit aufweisen und IL-16C freisetzen, wenn sie in die sekundäre Nekrose übergehen, in das entzündete Gelenk ein. Erhöhte Konzentrationen an IL-16C konnten in Co-Kulturen von Neutrophilen und anti-Mer behandelten Makrophagen nachgewiesen werden, aber auch im Serum von Mäusen mit experimenteller Arthritis, die mit dem Mer-spezifischen Antikörper behandelt wurden. Dies wies drauf hin, dass nicht aufgenommene Neutrophile den Prozess der sekundären Nekrose durchlaufen hatten. Übereinstimmend mit diesem Ansatz konnte die wichtige Rolle von Mer bei der Efferozytose durch Entfernung des Mer-Gens bestätigt werden, was zu einer verschlimmerten Arthritis-Symptomatik im Maus-Model und einer erhöhten Anzahl von apoptotischen Zellen in den Kniegelenken der Mäusen führte. Auf der anderen Seite wurden in den Kniegelenken von Mäuse mit experimenteller Arthritis eine verminderte Anzahl an Caspase-3 positiven Zellen nachgewiesen, wenn der Mer Ligand Pros1 überexprimiert wurde, was für eine vermehrte Aufnahme von apoptotischen Zellen spricht. Diese Ergebnisse zeigen, dass die schützende Wirkung der Mer-Aktivierung bei experimenteller Arthritis nicht nur auf einer direkten Kontrolle der Entzündungsreaktion beruht. Die Mer-vermittelte Efferozytose ist eine zweite wichtige Funktion dieses Rezeptors, die die entzündungsfördernde Spirale in der Arthritis-Symptomatik durchbricht und die in diesem Projekt identifiziert wurde. Die spezifische Aktivierung dieser beiden Mer-vermittleten Prozesse in Kombination könnte ein vielversprechender Ansatz in der zukünftigen Arthritis Therapie sein.
