Die Wirkung der sauren Sphingomyelinase im allergischen T$_{H}$2-gerichteten Asthma bronchiale

Böll, Svenja; Pradel, Gabriele (Thesis advisor); Elling, Lothar (Thesis advisor); Martin, Christian (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2021)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2021

Kurzfassung

Die saure Sphingomyelinase (ASM) katalysiert als wichtiger Regulator des Sphingolipid-Stoffwechsels die Hydrolyse von Sphingomyelin in Ceramid, welches als sekundärer Mediator unterschiedlichste zelluläre Prozesse reguliert. Bisherige Studien zur Rolle der ASM in T-Lymphozyten zeigen, dass die ASM vermutlich eine zentrale Rolle bei der adaptiven T-Zell-Immunantwort einnimmt und ein potenzielles, neues therapeutisches Ziel von Autoimmunerkrankungen und chronisch entzündlichen Erkrankungen, wie Asthma bronchiale, darstellt. Das Ziel dieser Studie war es, die immunologische Wirkung der Asm im allergischen TH2-gerichteten Asthma bronchiale zu betrachten. Hierfür wurde die Rolle einer Asm-Defizienz und einer Asm-Inhibition mit Amitriptylin in vivo im murinen Modell des Ovalbumin-induzierten Asthma bronchiale charakterisiert. Am flexiVent-System führte eine Asm-Defizienz/Inhibition zu einer verminderten bronchialen Hyperreagibilität und somit zu einer verbesserten Lungenfunktion. Mittels Durchflusszytometrie und Immunassays zur Detektion der T-Zell-Immunantwort konnten wir zeigen, dass die protektive Wirkung einer Asm-Defizienz/Inhibition im Ovalbumin-induzierten Asthma bronchiale durch eine verringerte Einwanderung von Immunzellen, insbesondere der eosinophilen Granulozyten, verursacht wurde. Infolgedessen kam es zu einer verminderten Sekretion der TH2-Zytokine IL-4 und IL-5 in die BALF. Erste Erkenntnisse über die molekularen Wirkmechanismen einer Asm-Defizienz/Inhibition konnten in vitro nach T-Zell-Stimulation und TH2-Differenzierung erarbeitet werden. Zur genaueren Betrachtung der TH2-Signalwege erfolgten Analysen zur Apoptose/Nekrose, Zellviabilität, Atmungskettenhemmung, Zellproliferation und zum Calciuminflux. Weiterhin wurden TH2-typische Zelloberflächenproteine, Transkriptionsfaktoren und Zytokine auf Protein- und Genebene mittels ELISA, Durchflusszytometrie und qPCR untersucht. Wichtige Regulatoren des IL-4-STAT6-Signalweges wurden durch eine Asm-Defizienz herunterreguliert. Dies bewirkte eine verminderte IL-4-Produktion und folglich eine verminderte IL-4-Sekretion. Ebenso beeinflusste eine Asm-Inhibition den IL-4-STAT6-Signalweg sowie den NFAT2- und IL-2-STAT5-Signalweg. Während IL-4R, GATA3 und NFAT2 herunterreguliert wurden, erhöhte Amitriptylin die IL-4- und IL-2-Genexpression. Hieraus resultierte eine normale T-Zell-Proliferation, die TH2-Differenzierung wurde jedoch gehemmt. Es konnte demnach bestätigt werden, dass die Asm ein wichtiger Modulator des adaptiven Immunsystems ist. TH2-Zellen konnten als ein wichtiger immunologischer Zelltyp identifiziert werden, der durch die Asm beeinflusst wurde. Somit stellt eine Asm-Defizienz bzw. Asm-Inhibition mittels Amitriptylin eine neue, vielversprechende, kostengünstige Therapieoption im allergischen TH2-vermittelten Asthma bronchiale dar.

Einrichtungen

• Fachgruppe Biologie [160000]
• Lehr- und Forschungsgebiet Zelluläre und Angewandte Infektionsbiologie [164020]