Die Untersuchung Rezeptor-vermittelter Interaktionen zwischen antimikrobiellen Peptiden und Zellen des Immunsystems
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Humane Defensine sind natürliche antibiotisch wirkende Peptide. Auf der Basis der Position und Verbindung ihrer sechs hoch konservierten Cysteine werden diese Defensine in zwei Familien eingeteilt: a- und ß-Defensine. Humane a-Defensine werden vornehmlich von neutrophilen Zellen (HNP-1 bis -4) sowie von intestinalen Paneth Zellen (HD5 und HD6) exprimiert. Wenngleich a-Defensinen eine Funktion bei der Pathogenese von entzündlichen Darmerkrankungen nachgewiesen werden konnte, wird doch ihre Rolle bei der Modulation des zellulären Immunsystems bisher kaum verstanden. Humane ß-Defensine werden ausschließlich in epithelialen Zellen (der Haut, des respiratorischen, des urogenitalen sowie des gastrointestinalen Traktes) konstitutiv oder als Reaktion auf Cytokine oder Mikroorganismen synthetisiert. In unserem Forschungsprojekt konnte gezeigt werden, dass die a-Defensine HNP-1, HNP-3, HD-5 sowie die ß-Defensine HBD-1 bis -4 potente Chemotaxine für Makrophagen und Mastzellen, nicht aber für DC waren, wobei sie Gai-Proteine sowie die MAP-Kinasen p38, ERK und teilweise auch JNK für ihre Signaltransduktion nutzten. Zusätzlich konnten HNP-I, HNP-3 und HD-5 in ähnlichem Maße naive und Gedächtnis T-Lymphocyten mobilisieren. Zudem induzierten die a-Defensine die Migration von HMC-1 Zellen, waren aber im Gegensatz zu den ß-Defensinen nicht in der Lage eine intrazelluläre Calciumfreisetzung hervorzurufen. Des Weiteren konnte die von ß-Defensinen vermittelte Migration muriner Mastzellen durch Präinkubation der Zellen mit IgE und entsprechendem Antigen oder mit Ionomycin deutlich gesteigert werden. Ähnlich wie die humanen ß-Defensine mobilisierte auch das murine ß-Defensin mBD-8 murine Makrophagen, nicht aber murine T-Lymphocyten. In Übereinstimmung mit diesen Ergebnissen konnte die RBL-2H3 CCR6 Transfektanten nicht durch HBD-2 und -3 chemotaktisch angelockt werden. Durch den Einsatz der PKC-Inhibitoren GF109 sowie Gö6976 konnte gezeigt werden, dass eine homologe, PKC-unabhängige funktionelle Desensibilisierung sowohl zwischen den a- als auch zwischen den ß-Defensinen auftritt, was für einen gemeinsamen Rezeptor für HNP-1, HNP-3 und HD-5 sowie für HBD-1 bis -4 auf den Zielzellen spricht. Die Untersuchung der heterologen Desensibilisierung durch den PKC-Aktivator PMA und die PKC-abhängige Überkreuz-Desensibilisierung der beiden Defensin-Familien zeigte, dass a-Defensine die ß-Defensin-induzierte Migration der untersuchten Makrophagen und HMC-1 Zellen auf eine PKC-abhängige Weise desensibilisieren konnten und umgekehrt. Dies führt zu der Annahme, dass es für jede der beiden Defensin-Familien einen gemeinsamen Rezeptor gibt. Somit zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass die chemotaktische Anlockung von Makrophagen, Mastzellen sowie im Falle der a-Defensine T-Lymphocyten eine immunmodulatorische Funktion der Defensine repräsentiert. Diese Induktion der Chemotaxis der Zellen des Immunsystems ist trotz einer bedeutenden Sequenzvariabilität und unterschiedlicher antimikrobieller Aktivität in beiden Defensin-Familien evolutionär konserviert und kann durch die jeweils andere Defensin-Familie heterolog reguliert werden. Die in der Literatur beschriebene Involvierung des CCR6 bei der ß-Defensin-induzierten Migration von Immunzellen konnte nicht bestätigt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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beta-Defensins chemoattract macrophages and mast cells but not lymphocytes and dendritic cells: CCR6 is not involved. Eur J Immunol. 2007; 37(9):2474-86
Soruri A, Grigat J, Forssmann U, Riggert J, Zwirner J
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Chemoattraction of macrophages, T lymphocytes, and mast cells is evolutionarily conserved within the human alpha-defensin family. J Immunol. 2007;179(6):3958-65
Grigat J, Soruri A, Forssmann U, Riggert J, Zwirner J
