Dissertation (Metadaten)
Titel:Untersuchungen zur Rolle intrazellulärer Rezeptoren bei der Induktion von antimikrobiellen Peptiden durch Pathogen assozziierte Moleküle (PAMs)
 
Autor:Eske Voß
 
URN:NBN:urn:nbn:de:gbv:8-diss-19873
 
Fakultät:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
DDC Sachgebiet:570 Biowissenschaften, Biologie
 
Datum der mdl. Prüfung:07.02.2007
 
Referent(in):Prof. Dr. Ruth Schmitz-Streit
Korreferent(en) Korreferentin:PD Dr. Jürgen Harder
 
Beschreibung:Die Produktion von induzierbaren antimikrobiellen Proteinen bietet eine erste und schnelle Abwehrreaktion der Haut und anderer Epithelien gegen eindringende Mikroorganismen. Humanes Beta-Defensin-2 (hBD-2) ist ein induzierbares antimikrobielles Peptid, das in verschiedenen Epithelien sowohl durch extrazelluläre als auch durch intrazelluläre bakterielle Faktoren induziert werden kann. Die Familie der intrazellulären „NOD-like“-Rezeptoren (NLRs) ist eine wichtige Gruppe von Mustererkennungsrezeptoren des angeborenen Immunsystems. Ein Mitglied dieser Gruppe, das „nucleotide-binding oligomerization domain protein 2“ (NOD2), ist ein zytosolisches Rezeptorprotein, das an der intrazellulären Erkennung von Mikroorganismen durch Interaktion mit Peptidoglykanfragmenten (z. B. Muramyl Dipeptid) beteiligt ist. Im Rahmen dieser Arbeit sollte die Bedeutung von NOD2 für die Induktion von antimikrobiellen Peptiden, insbesondere von hBD-2, untersucht werden. Mit einem 2,3 kb großen hBD-2-Promotorfragment, integriert in einen Luziferase-Promotor-Testvektor, wurde die Hypothese überprüft, dass NOD2 die Induktion von hBD-2 vermittelt. Die Aktivierung von NOD2 in NOD2-überexprimierenden HEK293-Zellen durch dessen Liganden Muramyl Dipeptid (MDP) induzierte die hBD-2-Expression. Im Gegensatz dazu resultierte die Überexpression mit dem die Rastermutation 3020InsC enthaltenden NOD2 - die am häufigsten vorkommende NOD2-Variante, die mit der chronisch entzündlichen Darmerkrankung Morbus Crohn assoziiert ist - in einer verringerten Induktion von hBD-2 durch MDP. Luziferase-Genreporter-Tests und zielgerichtete Mutationsexperimente zeigten, dass die funktionellen Bindungsstellen der Transkriptionsfaktoren NF-kappaB („nuclear factor-kappaB“) und AP-1 („activator protein-1“) im hBD-2-Promotor essentiell für eine NOD2-vermittelte Induktion von hBD-2 durch MDP sind. Darüber hinaus hemmten sowohl der NF-kappaB-Inhibitor Helenalin als auch die Super-Repressorform des NF-kappaB-Inhibitors IkappaB („inhibitor of NF-kappaB“) die NOD2-vermittelte hBD-2-Promotoraktivierung. Die NOD2-mRNA-Expression konnte in verschiedenen epithelialen Geweben, unter anderem in der Haut und in Keratinozyten, detektiert werden. Immunhistochemische Untersuchungen an Hautschnitten mit NOD2-spezifischen Antikörpern zeigten eine NOD2-Expression in der Epidermis und in Sebozyten. In primären Keratinoyzten wurde die Expression von NOD2 nachgewiesen, und die Stimulation dieser Zellen mit MDP induzierte die Freisetzung von hBD-2. Übereinstimmend mit diesem Ergebnis kam es bei einer siRNA-vermittelten Blockierung der NOD2-Expression in primären Keratinozyten zu einer verminderten hBD-2-Proteinexpression nach MDP-Behandlung. In weiteren Experimenten wurde der Einfluss der Stimulation mit Pseudomonas aeruginosa-Kulturüberständen sowie mit Salmonella typhimurium-Kulturen auf die NOD2-vermittelte hBD-2-Induktion untersucht. Die Stimulation mit P. aeruginosa-Kulturüberständen induzierte die hBD-2-Expression in primären Keratinozyten, diese Induktion wurde allerdings nicht in NOD2-überexprimierenden Keratinozyten verstärkt. Auch die hBD-2-mRNA-Expression in CaCo-2- und MKN-45-Zellen wurde nach Stimulation mit Salmonella typhimurium ebenfalls nicht durch Überexpression von NOD2 in CaCo-2- und MKN-45-Zellen erhöht. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass NOD2 für die hBD-2-Induktion durch Pseudomonas aeruginosa-Überstände und Salmonella typhimurium nicht von Bedeutung ist. Darüber hinaus wurden primäre Keratinozyten auf die mögliche mRNA-Expression weiterer NLR-Proteine untersucht. Neben NOD2 konnte auch die mRNA-Expression von NALP1, NALP2, NALP10, NOD1, NOD9 und NOD27 nachgewiesen werden. Zusammengefasst weisen die Daten darauf hin, dass NOD2 durch Stimulation mit MDP zur epithelialen angeborenen Immunität durch die Vermittlung der Expression des induzierbaren antimikrobiellen Peptids hBD-2 beiträgt. Ein besseres Verständnis der Signaltransduktionswege, die zur Induktion von antimikrobiellen Proteinen führen, könnte für spätere therapeutische Ansätze genutzt werden, durch die das angeborene Abwehrsystem gestärkt wird.
 
Schlagworte:antimikrobielle Peptide, intrazelluläre Rezeptoren, Pathogen assoziierte Moleküle, NOD2
 
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