Einfluss der PlexinB1 / Semaphorin4D Achse auf die Entzündungsreaktion während eines Lungenschadens
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das akute Atemnotsyndrom (Acute Respiratory Distress Syndrome, ARDS) ist ein Syndrom mit hoher Sterblichkeit und erheblichen Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit. Die Pathophysiologie des ARDS ist durch eine sich selbst ausbreitende Entzündung in der Lunge gekennzeichnet, bei der die Rekrutierung von Neutrophilen in den Alveolarraum eine wesentliche Rolle spielt. Neuronale Guidance Proteine (NGPs) beeinflussen die Neutrophilenmigration und besitzen ein immunmodulatorisches Potenzial. Hier wollten wir die Funktion von Semaphorin4D (Sema4D) bei der Regulierung der Adhäsion, Polarisierung und Transmigration von Neutrophilen und folglich seine Beteiligung an der Pathogenese des ARDS untersuchen. Zu diesem Zweck wurde die Leukozytenadhäsion in Strömungskammerexperimenten untersucht. Der Fibrinogenbindungsassay und die Expression von Integrinen auf Neutrophilen wurden mittels Durchflusszytometrie (FACS) durchgeführt. Die Polarisierung der Neutrophilen wurde durch einen fMLP- Konzentrationsgradienten in Chemotaxis-Kammern induziert und durch Immunfluoreszenz (IF) untersucht. Proteomics-Assay und IF wurden zur Untersuchung des molekularen Mechanismus des Pathways eingesetzt. Die Expression von Sema4D und seinen Rezeptoren PlxnB1 und PlxnB2 wurde mit IF und Durchflusszytometrie in vitro und in vivo untersucht. Bei Sema4D-Knock-out- Mäusen wurde der Schweregrad der Entzündung in der Lunge mittels BCA-Assay für die Proteinkonzentration, ELISA für entzündliche Zytokine und MPO-Assay bestimmt. Wir fanden heraus, dass Sema4D die Adhäsion von Leukozyten an der Entzündungsstelle hemmte, indem es ihre Affinität zur Bindung von Fibrinogen beeinflusste. Sema4D unterdrückte die Polarisierung von Neutrophilen, die Umverteilung von PSGL-1 zum Uropod und anschließend die feste Adhäsion von Neutrophilen bei Entzündungen. Diese Prozesse waren von der Bindung von Sema4D an seine Rezeptoren PlxnB1 und PlxnB2 abhängig. Proteomanalysen zeigten, dass Sema4D die Aktivierung von RhoA und Rac reguliert und anschließend die Aktivierung von F-Actin und Myosin beeinflusst. Bei Entzündungen ging die Expression von Sema4D und seinen Rezeptoren auf Neutrophilen zurück, aber die Expression von Sema4D auf Lungenendothel- und -epithelzellen nahm deutlich zu. Ein Mangel an Sema4D führte zu einer verstärkten Entzündungsreaktion in der Lunge. Zusammenfassend haben wir festgestellt, dass Sema4D die Polarisierung und Adhäsion von Neutrophilen hemmt, in der Folge die Rekrutierung von Neutrophilen in den interstitiellen und alveolären Raum der Lunge beeinflusst und den Schweregrad der Entzündungsreaktion in der Lunge kontrolliert. Diese Funktion hängt von seiner Bindung an PlxnB1 und PlxnB2 ab, durch die Sema4D die Aktivierung von RhoA und Rac reguliert und anschließend die Aktivierung des intrazellulären Zytoskeletts beeinflusst. Damit könnte Sema4D in Zukunft ein vielversprechendes therapeutisches Ziel für die Behandlung eines ARDS werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Die Semaphorin4D – PlexinB1 Achse beeinflusst die hypoxische Inflammation. Leipzig, Deutschland, 18. Kongress der Deutschen Interdisziplinären Vereinigung für Intensivmedizin und Notfallmedizin (DIVI), Dezember 05-07, 2018, Programmheft S. 149, EP/06/01, E-Poster, poster presentation
Günther S., D. Köhler, T. Granja, C. Eggstein & P. Rosenberger
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Semaphorin 4D dampens inflammatory lung injury. Leipzig, Deutschland, 18. Kongress der Deutschen Interdisziplinären Vereinigung für Intensivmedizin und Notfallmedizin (DIVI), Dezember 05-07, 2018, Programmheft S. 67, FPV/01/03, oral presentation
Granja T., M. Blaha, C. Eggstein, D. Köhler & P. Rosenberger
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Machine learning identifies ICU outcome predictors in a multicenter COVID-19 cohort. Critical Care, 25(1).
Magunia, Harry; Lederer, Simone; Verbuecheln, Raphael; Gilot, Bryant Joseph; Koeppen, Michael; Haeberle, Helene A.; Mirakaj, Valbona; Hofmann, Pascal; Marx, Gernot; Bickenbach, Johannes; Nohe, Boris; Lay, Michael; Spies, Claudia; Edel, Andreas; Schiefenhövel, Fridtjof; Rahmel, Tim; Putensen, Christian; Sellmann, Timur; Koch, Thea ... & Rosenberger, Peter
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Mesenchymal Stem Cell Therapy for Severe COVID-19 ARDS. Journal of Intensive Care Medicine, 36(6), 681-688.
Häberle, Helene; Magunia, Harry; Lang, Peter; Gloeckner, Henning; Körner, Andreas; Koeppen, Michael; Backchoul, Tamam; Malek, Nisar; Handgretinger, Rupert; Rosenberger, Peter & Mirakaj, Valbona
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Neuronal Guidance Protein Semaphorin4D influences inflammatory lung injury. Germany, the 21st Congress of the German Interdisciplinary Association for Intensive Care and Emergency Medicine (DIVI 21 VIRTUELL) 01 - 03.12.2021, Online poster presentation
Tang L., T. Granja, D. Köhler, M. Blaha, S. Günther & P. Rosenberger
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Neuronal guidance proteins in cardiovascular inflammation. Basic Research in Cardiology, 116(1).
Keller, Marius; Mirakaj, Valbona; Koeppen, Michael & Rosenberger, Peter
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Neuronal Guidance Protein Semaphorin4D influences inflammatory lung injury. Bad Urach, Germany, Ph.D. Retreat of the Medicine Faculty - University Tübingen, 23.06.2022, Poster presentation
Tang L., T. Granja, D. Köhler, M. Blaha, S. Günther & P. Rosenberger
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COVID-19 does not influence functional status after ARDS therapy. Critical Care, 27(1).
Bernard, Alice; Serna-Higuita, Lina Maria; Martus, Peter; Mirakaj, Valbona; Koeppen, Michael; Zarbock, Alexander; Marx, Gernot; Putensen, Christian; Rosenberger, Peter & Haeberle, Helene Anna
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Inhaled prostacyclin therapy in the acute respiratory distress syndrome: a randomized controlled multicenter trial. Respiratory Research, 24(1).
Haeberle, Helene A.; Calov, Stefanie; Martus, Peter; Serna-Higuita, Lina Maria; Koeppen, Michael; Goll, Almuth; Bernard, Alice; Zarbock, Alexander; Meersch, Melanie; Weiss, Raphael; Mehrländer, Martin; Marx, Gernot; Putensen, Christian; Bakchoul, Tamam; Magunia, Harry; Nieswandt, Bernhard; Mirakaj, Valbona & Rosenberger, Peter
