Makrophagen als Effektorzellen der T-Zell-Immunität: klassische und alternative
Aktivierung
Makrophagen als Effektorzellen der T-Zell-Immunität: klassische und alternative
Aktivierung
Um infektiöse, toxische oder allergische Agentien zu eliminieren, muss der Körper
mit einer hochkomplexen inflammatorischen Reaktion antworten. Gleichzeitig gibt
es komplexe natürliche Mechanismen, um die inflammatorische Reaktion herunterzuregulieren,
sobald das verursachende Agens eliminiert wurde. Im gesunden Organismus findet
die Herabregulierung parallel zu Gewebeumbau und Heilung statt. Ein Ungleichgewicht
zwischen inflammatorischen und Heilungsprozessen kann in pathologische Entwicklungen
wie Allergien, chronische Entzündungen und Karzinogenese münden ([Abb. 1]). Makrophagen sind die entscheidenden Zellen bei der Initiation, Progression
und Modulation inflammatorischer Reaktionen. Im gesunden Gewebe schaffen Makrophagen
eine homöostatische Balance zwischen der zellulären und molekularen Ebene. Zur
Erfüllung ihrer Funktionen sind Makrophagen weit verbreitet: sie kommen in lympho-hämatopoetischen
Organen, in verschiedenen anderen differenzierten Geweben und in der Plazenta
vor. Hier kommunizieren sie mit anderen Zellen über zahlreiche Oberflächenrezeptoren
und lösliche Mediatoren. Ausgewählte Funktionen von Makrophagen sind in [Tab. 1]. zusammengefasst.
Abb. 1 Makrophage als Regulatoren der Homöostase und pathologischen Prozesse. a Die wichtigsten Aktivitäten von Makrophagen in der Homöostase, in der akuten
Entzündung und in der Heilung. b Pathologische Aktivitäten von Makrophagen.
Tab. 1 Hauptfunktionen von Makrophagen
| Biologische Funktion |
Zelluläre und molekulare Prozesse |
| Elimination von Mikroorganismen |
Erkennung und Phagozytose; Internalisierung; intrazelluläre Zerstörung; Rekrutierung
von Neutrophilen |
| Chemotaxis |
Expression von Rezeptoren für Chemokine und Zytokine;
Endothelbindung;
Migration durch das Endothel auf die Entzündungsseite |
| Antigenpräsentation |
Internalisierung von Antigenen;
Prozessierung von Klasse I und Klasse II Antigenen
Antigenpräsentation;
Zytokin-vermittelte Aktivierung von T-Zellen |
| Sekretion |
Sekretion von Enzymen, Zytokinen, Enzym- und Zytokininhibitoren, Komplementbestandteilen;
reaktiven Sauerstoffprodukten, Arachidonsäure-Zwischenstufen, Koagulationsfaktoren,
extrazellulären Matrixbestandteilen |
| Tumorkontrolle |
Hemmung der Tumorzellteilung;
Kontaktabhängige Zytotoxizität;
Antikörperabhängige Zytotoxizität;
Hemmung und Unterstützung der Angiogenese |
| Regulation des Reproduktionsprozesses |
Kontrolle der Follikel- und Steroidgenese;
Zytokinvermittelte Kontrolle der Lutealentwicklung und Regression;
Aufrechterhaltung und Progression der Endometriose;
Lokale Immunregulation der Dezidua;
Kontrolle der Trophoblastenentwicklung und Einwanderung in den Uterus;
Aufrechterhaltung der Schwangerschaft |
Die Funktion von Makrophagen wurde ursprünglich in der Phagozytose, der Antigenprozession,
der Antigenpräsentation sowie in der zytokinvermittelten Th1-Antwort gesehen.
IFNγ und bakterielle Lipopolysaccharide (LPS) wurden als Hauptmediatoren für die
klassische Aktivierung von Makrophagen identifiziert (Typ 1 (M1) Makrophagen)
[1]
[2]
[3]. M1 stimulieren inflammatorische Reaktionen durch Sekretion pro-inflammatorischer
Zytokine wie TNFα und IL-1, sowie des Th1-fördernden Zytokins IL-12.
Im Gegensatz dazu fördern anti-inflammatorische Substanzen wie IL-4, IL-10, IL-13,
TGFbeta und Glukokortikoide die Hemmung der Expression von pro-inflammatorischen
Zytokinen und induzieren die alternative Aktivierung von Makrophagen. Alternativ
aktivierte Makrophagen (Typ 2 (M2) Makrophagen) haben eine Schlüsselrolle in der
Initiation und Regulation anti-inflammatorischer Prozesse sowie in der Umschaltung
von einer Th1- zu einer Th2-Antwort und in der Induzierung von Heilungsprozessen
[2]
[3]
[4]. Alternativ aktivierte Makrophagen exprimieren eine Gruppe spezifischer
Moleküle, die sie dazu befähigen, aktiv an anti-inflammatorischen Prozessen, Toleranzinduktion
und Heilung teilzunehmen. Unter der Verwendung der Substraktionshybridisierung
und von DNA Chipanalysen konnten verschiedene bekannte als auch unbekannte Proteine
als spezifische Marker für M2 identifiziert werden. Diese Proteine gehören verschiedenen
funktionellen Gruppen an: anti-inflammatorischen Zytokinen (AMAC-1) [5], extrazellulären Matrixproteinen (βIG-H3, Fibronectin) [6] und anderen extrazellulären Matrixkomponenten (ECM) sowie ECM-Umbaufaktoren
(Fibronectin, Tenascin-c, MMP12) [7].
Glukokortikoide unterstützen die hemmenden Effekte von Th2-Zytokinen auf die antiinflammatorische
Funktion der Makrophagen. Des Weiteren fördern Glukokortikoide die Entwicklung
eines speziellen Makrophagenphänotyps (M2GC), welcher teilweise mit dem Phänotyp von M2IL-4 überlappt. Zu den speziellen Eigenschaften von M2GC gehört die Erhöhung der Phagozytose- und Endozytoseaktivität [7]
[8]
[9] und ein Mangel an ECM-Umbaueigenschaften [6]
[7].
Flexibilität des Makrophagenphänotyps
Flexibilität des Makrophagenphänotyps
Ausführliche Studien der Makrophagendifferenzierung und -aktivierung ergaben ausreichende
Daten, um das mononukleäre Phagozytensystem als ein dynamisches Kontinuum funktioneller
Zustände zu definieren [1]
[10]
[11]. Typ1 (M1) und Typ 2 (M2) Makrophagen repräsentieren die zwei Extreme dieses
Kontinuums in Anlehnung an die Th1 und Th2 adaptive Immunantwort [2]
[3]
[4]
[12].
Makrophagen im lebenden Organismus treffen auf ein dynamisches Netzwerk komplexer
Signale, einschließlich vieler Faktoren wie Zytokine, Hormone und Pathogene. Erst
kürzlich haben einige Studien die Wichtigkeit der sequentiellen Stimulation für
die Entwicklung des funktionellen Zustands von Makrophagen gezeigt [13]. Die Vorbehandlung von Makrophagen mit IFNγ erwies sich als wichtig für die
effektive Produktion von TNFα als Antwort auf eine Lipopolysaccharid (LPS)
-Stimulation [14] und die Umprogrammierung der IL-10-Aktivität [15]
[16]. Die Behandlung der Makrophagen mit IL-4 vor der LPS-Stimulation moduliert die
Produktion von TNFα und IL-1α [17]
[18]. Der am deutlichsten ausgeprägte Effekt in dieser Hinsicht war die Aufhebung
der pro-inflammatorischen Antwort auf LPS durch die Vorbehandlung der Makrophagen
mit Immunkomplexen [19]
[20]
[21]
[22]. Ausgedehnte Analysen der Makrophagenplastizität konnten erst kürzlich in
unserer Abteilung vervollständigt werden [8]. Wir analysierten die Fähigkeit der Makrophagen, auf unterschiedliche Mikroumgebungen
zu reagieren. Dies ist unerlässlich, um den Mechanismus der Interaktion zwischen
angeborenem und erworbenem Immunsystem zu verstehen. Es zeigte sich, dass eine
sekundäre alternative Aktivierung von M1IFNγ durch Th2-Zytokine die anti-inflammatorische Zytokinproduktion von IL-1rα und
AMAC-1 induziert. Dies erhöhte die Phagozytosekapazität und senkte die bakterielle
Zerstörung in den Zellen. Umgekehrt induzierte IFNγ effizient die Erhöhung der
bakteriziden Aktivität und senkte die Phagozytosekapazität in M1. IFNγ induzierte
allerdings nicht die Produktion der typischen M1-assoziierten pro-inflammatorischen
Zytokine TNFα, IL-1β oder IL-12p40 in M1 und in M2 sowie in unstimulierten Makrophagen.
Bakterielle Stimuli wie LPS (Lipopolysaccharid) und MDP (Muramyldipeptid) induzierten
die klassische pro-inflammatorische Antwort in allen Makrophagenpopulationen,
jedoch nicht die Produktion von IL-12 in M1IFNγ. Im Allgemeinen unterschied sich die Sekundärantwort trotz des ähnlichen
Reaktionstyps oft quantitativ von der Primärantwort, abhängig von der Prästimulation.
Es konnte gezeigt werden, dass polarisierte Makrophagen angemessen auf die alternative
als auch auf die klassische Aktivierung reagieren sowie auf exogene inflammatorische
Stimuli, um vorbestehende Immunreaktionen herabzuregulieren, antibakterielle Antworten
zu sichern und Autoimmunität zu verhindern [8].
Scavenger Rezeptoren und ihre Liganden
Scavenger Rezeptoren und ihre Liganden
Gewebsmakrophagen und sinusoidale Endothelzellen sind die wesentlichen professionellen
Scavengerzellen. Sie sind verantwortlich für die Reinigung des Extrazellulärraums
sowie die Blut- und Lymphzirkulation von zellulärem und makromolekularem Debris.
Diese Zellen besitzen zahlreiche Scavenger/Lektin-Rezeptoren [23]
[24]
[25], die die Aufnahme und den Abbau von Selbst- oder Fremdliganden vermitteln. Dazu
gehören ECM-Komponenten, Serumproteine, apoptotische und nekrotische Zellen sowie
bakterielle und virale Produkte. Scavenger Rezeptoren (SRs) umfassen zahlreiche
strukturell nicht verwandte Transmembranmoleküle, die bevorzugt auf Makrophagen
und ausgewählten Endothelien exprimiert werden. SRs haben eine deutliche Spezifität
für polyanionische Liganden [26]
[27]. Ein klassisches Beispiel für einen Scavenger-Rezeptor ist SR-A. SR-A vermittelt
die Aufnahme und den Transport von OxLDL bis hin zum lysosomalen Abbau. Ähnliches
gilt für das synthetische Analogon acLDL [28].
Ein anderes Beispiel für einen Scavenger-Rezeptor mit einer breiten Ligandenspezifität
ist der Makrophagen-Mannoserezeptor (MMR, CD206). Der MMR wird sowohl in Makrophagen
als auch in sinusoidalen Endothelzellen exprimiert [29]. Der MMR erkennt und vermittelt die Internalisation einer großen Vielzahl von
Mikroorganismen [30]. Im Gegensatz zu anderen „Pattern recognition” Rezeptoren wie Toll-like-Rezeptoren
(TLRs) ist der MMR nicht in der Lage, zwischen pathogenen und nicht-pathogenen
bakteriellen Stämmen zu unterscheiden. Dabei zeigt eine zunehmende Zahl an
Untersuchungen, dass die MMR-vermittelte Phagozytose nicht an pro-inflammatorische
Reaktionen gekoppelt ist. Die Induktion des MMR-Signallings durch verschiedene
Anti-MMR Antikörper resultierte in einer Hemmung der Endotoxin-induzierten IL-12-Produktion
[31] sowie in einer Stimulation der IL-10 Produktion und folglich einer T-Zell-Anergie
[32].
Scavenger Rezeptoren nehmen an einem weiteren nicht-inflammatorischen Aufnahme-Prozess
der Makrophagen - der Phagozytose von apoptotischen Zellen - teil. Die Aufnahme
von apoptotischen Zellen durch Makrophagen wird von einer aktiven Suppression
der Entzündung begleitet. Der erste Prozess beinhaltet die Suppression der
TNFα-Sekretion und die Rezeptor-getriggerte Freisetzung von TGF-β, PGE2 und PAF
[33]
[34]. Die autokrine/parakrine Modulation der Makrophagen Zelltötungsaktivität
und die Aufnahme apoptotischer Zellen wird durch die Senkung der Nitiritoxygen
(NO)-Produktion und die Erhöhung der CD95L Expression charakterisiert. Die Rezeptoren
für apoptotische Zellen auf Makrophagen sind CD36, SR-A, CD68, Lox-1, CD93, und
CD91 [35]
[36]
[37]
[38]
[39]. Phosphatidylserin (PS) wird hochspezifisch auf der Oberfläche von apoptotischen
Zellen präsentiert und spielt eine Hauptrolle bei der antiinflammatorischen Aufnahme
von apoptotischen Zellen. Der PS-Rezeptor wird von Makrophagen exprimiert und
bindet das auf der Oberfläche apoptotischer Zellen präsentierte PS. Die darauffolgende
Phagozytose stimuliert die TGF-beta Produktion bei Makrophagen [40].
Stabilin-1 - neuer Scavenger Rezeptor der alternativ aktivierten Makrophagen
Stabilin-1 - neuer Scavenger Rezeptor der alternativ aktivierten Makrophagen
Identifikation und Expressionsanalyse
Humanes Stabilin-1, wurde ursprünglich von Goerdt et al. als MS-1 Antigen identifiziert
[41]. Der monoklonale MS-1-Antikörper wurde wegen seiner immunhistologischen Reaktivität
mit Cadherin-negativem, nicht-kontinuierlichem Sinusoidendothel der Milz ausgewählt.
Unter Verwendung des MS-1 Antikörpers wurde das MS-1 Antigen aufgereinigt [42]. Das nach Trypsin-Verdau des MS-1 Antigens erhaltene MALDI TOF MS Chromatogramm
erlaubte die Identifikation entsprechender Peptidsequenzen und nachfolgend einer
partiellen cDNA. Unter Verwendung von 3' und 5-RACE generierten wir eine cDNA
in gesamter Länge. Northern Blot Analysen zeigten eine selektive Expression der
cDNA in Geweben mit nicht kontinuierlichen Endothelzellen (Milz, Leber, Lymphknoten)
und in alternativ aktivierten Makrophagen in vitro. Diese Daten korrelierten sehr
gut mit den Resultaten der vorhergehenden immunochemischen Ergebnisse und bestätigten
die Identität der MS-1 cDNA und des MS-1 Antigens [42]. In einem weiteren Schritt wurde ein polyklonaler Kaninchen-Antikörper (F4)
gegen den GST-fusionierten zytoplasmatischen Teil von Stabilin-1 generiert. Dieser
F4-Antikörper erkannte in der Doppelimmunfluoreszenz ein gleiches Muster wie der
MS-1 Antikörper und bestätigte die Identität von klonierter Stabilin-1-cDNA und
MS-1-Antigen [42].
Bioinformatische Analysen der cDNA Sequenzen zeigten, dass Stabilin-1 ein Typ
I Transmembranprotein mit Clustern von EGF-ähnlichen Domänen (Zell/Matrix Interaktionen),
Fasciclin-Domänen (homotypische Adhäsion) und mit einer X-link-Domäne (Hyaluronsäurebindung)
ist ([Abb. 2]). Parallel zur Stabilin-1 cDNA wurde ein homologes Protein - Stabilin-2 - geklont.
Stabilin-2 stellte sich dabei als der wesentliche Hyaluronsäurerezeptor der hepatischen
sinusoidalen Endothelzellen heraus [42]
[43]. Stabilin-1 und Stabilin-2 sind auf der Proteinebene zu 55 % identisch, zeigen
aber keine signifikante DNA-Homologie. Die C-terminalen Teile der beiden Stabiline
zeigen die größten Unterschiede. Stabilin-2 zeigt ein klassisches Tyrosin-basiertes
endosomales Sortierungssignal, während Stabilin-1 ein spezielles Sortierungsmotiv
auf LL-Basis aufweist [42]
[43].
Abb. 2 Domänen von Stabilin-1, die in die Erkennung von Liganden involviert sind
[44]. Das große extrazelluläre Fragment von Stabilin-1 setzt sich aus sieben Fasciclin-Domänen
(blaue Zylinder F1-F7) und multiplen EGF-ähnlichen Domänen (gelbe Ovale) zusammen.
Die Link-Domäne ist in pink dargestellt. SPARC bindet an die EGF-ähnliche
Domäne, die zwischen F4 and F5 lokalisiert ist. Die FHGTAC-Sequenz wurde mittels
„phage display” als SPARC-bindendes Peptid identifiziert. SI-CLP bindet an F7.
Der kurze zytoplasmatische Anteil beinhaltet die DDSLL Sequenz, die für die
Bindung an die intrazellulären Sortierungsadaptoren GGA1, GGA2 und GGA3L verantwortlich
ist.
Ausführliche Analysen von menschlichen Geweben wurden unter Verwendung des MS-1
Antikörpers durchgeführt. Stabilin-1 wurde primär in zwei Zelltypen exprimiert:
in Gewebsmakrophagen und in nichtkontinuierlichen Endothelzellen (ECs) [44]. Ausgedehnte immunhistochemische Studien zeigten die spezifische Expression
von menschlichem Stabilin-1 in sinusoidalen ECs der Milz, der Leber und der Nebennierenrinde.
Studien, die von uns und anderen Gruppen unter Verwendung verschiedener Antikörper
durchgeführt wurden, zeigten eine Expression von Stabilin-1 auf menschlichen Blutgefäßen
unter verschiedenen Bedingungen: Wundheilung, Tumorvaskularisierung, chronische
Entzündungen der Haut, wie z. B. Psoriasis [45]
[46].
In vivo im menschlichen Körper wird Stabilin-1 in Makrophagen in Haut, Darm, Herz,
Lymphknoten und der Plazenta exprimiert [41]
[44]
[47]
[48]
[49] Stabilin-1 wird als selektiver Marker von kutanen Non-Langerhans-Zell-Hystiozytosen
benutzt [50]
[51]. Im Mausmodell des Melanoms wurden Stabilin-1 positive Makrophagen an der Tumorperipherie
gefunden [52]. In humanen Monozyten/Makrophagen-Kulturen konnte Stabilin-1 unter der Stimulation
mit IL-4 in Kombination mit Dexamethason oder durch Dexamethason allein (alternativ-aktivierte
Makrophagen) nachgewiesen werden, während IFNγ einen negativen Effekt auf die
Stabilin-1 Expression zeigte [42]
[45]. In vivo wurde Stabilin-1 als spezifischer Marker für alternativ aktivierte
Makrophagen verwendet [2]
[3].
Stabilin-1: intrazelluläre Lokalisation und Endozytose des acLDLs
Die Identität von Stabilin-1 als Oberflächen-Rezeptor war längere Zeit umstritten,
da bestimmte Daten auf eine vorwiegende Lokalisation in intrazellulären Vesikeln,
besonders Makrophagen hinzuweisen schienen. FACS Analysen mit gesteigerter Sensitivität
lieferten uns die Anhaltspunkte dafür, dass kleine Mengen von Stabilin-1 auf
der Oberfläche von alternativ aktivierten Makrophagen vorhanden sind [53]. Der erste Weg der Stabilin-1-Wanderung ist der klassische für Endozytoserezeptoren.
Stabilin-1 wurde vornehmlich in EEA1-positiven frühen Endosomen (Early Endosome
Antigen 1) gefunden und in geringerem Maße in späten Endosomen. Unter Verwendung
von Fluoreszenz-markiertem Transferrin konnten wir zeigen, dass ein Teil des Stabilin-1
recycelt wird und wieder an der Zelloberfläche erscheint.
Viele der klassischen Scavenger-Rezeptoren, die von Makrophagen exprimiert werden,
wurden durch ihr Repertoire an überlappenden Liganden charakterisiert [23]. Ursprünglich wurden SRs durch ihre Fähigkeit definiert, modifizierte Lipoproteine
zu endozytieren (zusammengefasst in [24]). Makrophagen exprimieren eine Palette von SRs, die an modifizierte Formen von
LDL, wie zum Beispiel oxLDL und acetyliertem (ac)LDL binden, diese internalisieren
und degradieren können. Wir wählten CHO Zellen, die keinen Scavenger Rezeptor
für acLDL (inklusiv Stabilin-1) exprimieren und verwendeten sie für eine stabile
ektope Expression von Stabilin-1, um den spezifischen Beitrag bei der Aufnahme
von acLDL zu analysieren [54]. FACS Analysen und Konfokalmikroskopie zeigten, dass stabil exprimiertes Stabilin-1
als effektiver Endozytoserezeptor für acLDL in CHO Zellen fungiert. Minuten nach
Zugabe des Liganden wurde das acLDL mittels Stabilin-1 in die EEA1 positiven frühen
Endosomen transportiert. Nach weiteren 30 Minuten wurde das acLDL in EEA1-negative
späte Endosomen transportiert, in denen die Stabilin-1 Konzentration viel niedriger
war als in den frühen Endosomen.
CHO-Zellen wurden auch als experimentelles System verwendet, um die Notwendigkeit
der PI3K-Aktivität für die Stabilin-1-vermittelte Endozytose zu untersuchen. Weiterhin
konnten wir zeigen, dass Stabilin-1 veranlasste Weiterführung von acLDL in den
Lysosomen-prädistinierten endozytären Signaltransduktionsweg PI3K Aktivität benötigt
[54]. Klasse III PI3K ist verantwortlich für die Produktion von Phosphatidylinositol-3-Phosphat
(PtdIns(3)P) [55]
[56], dieses wurde primär in Membranen der frühen Endosomen sowie in internen Vesikeln
von multivesikulären Endosomen in Säugerzellen gefunden [57]
[58]. Membran-inkorporiertes PtdIns(3)P wird von FYVE-Domänen-beinhaltenden Proteinen
und sortierenden Nexinen erkannt. Diese Erkennung wird für die Rab-5-abhänige
endosomale Fusion und einen vesikulären Transport benötigt [59]
[60]. Die Hemmung der PI3K bewirkte eine Unterbrechung des Stabilin-1-vermittelten
Transports von acLDL vom frühen/sorting endosomalen Kompartiment zu den späten
Endosomen und schließlich zu den Lysosomen. Diese Ergebnisse bestätigen, dass
Stabilin-1 wie andere Endozytose-Rezeptoren die Aufnahme extrazellulärer Liganden
und ihren Weitertransport zu Endosomen und Lysosomen vermittelt.
Neue Funktion der alternativ aktivierten Makrophagen: Stabilin-1 vermittelte Endozytose
von SPARC
Das Glykoprotein SPARC („secreted protein acidic and rich in cysteine”, auch bekannt
als Osteonectin und BM-40) ist eine lösliche, nicht-strukurelle Komponente der
extrazellulären Matrix (ECM). SPARC ist ein entscheidender Regulator von Entwicklungsprozessen,
Gewebeumbau, Angiogenese, Wundheilung und Tumoraggressivität [61]
[62]
[63]
[64]
[65]
[66]. Im malignen Melanom wurden vielfältige Funktionen von SPARC gezeigt, die die
aktive Modulation des Aufbaus der ECM („Extracellular matrix”), die Bindung von
Wachstumsfaktoren und die Induktion des anti-adhäsiven Zustandes in verschiedenen
Zelltypen beinhalten [61]
[64]
[67]. Trotz der vielseitigen Effekte von SPARC in der embryonalen Entwicklung und
in der Pathogenese verschiedener Krankeitszustände blieben die SPARC-spezifischen
Rezeptoren für über zwei Jahrzehnte unbekannt. In Zusammenarbeit mit Dr. E. H.
Sage ist es uns gelungen Stabilin-1 als Rezeptor für SPARC mittels der „Phage
display” Technologie zu identifizieren [68] ([Abb. 2]).
Es konnte gezeigt werden, dass Stabilin-1 die Bindung, die Internalisierung und
den Transport von SPARC zu den Endosomen vermittelt. In stabil mit Stabilin-1
transfizierten CHO-Zellen konnte gezeigt werden, dass acLDL mit SPARC um die Internalisierung
via Stabilin-1 konkurriert. In primären humanen Makrophagen konnte nachgewiesen
werden, dass die Expression von Stabilin-1 eine Voraussetzung für die rezeptorvermittelte
Aufnahme von SPARC darstellt. Nur alternativ aktivierte Makrophagen, die mit einer
Kombination von IL-4 und Dexamethason stimuliert wurden, konnten SPARC endozytieren.
Parallele Endozytose-Experimente mit acLDL und SPARC in alternativ aktivierten
Makrophagen zeigten, dass beide Liganden entlang des Endozytosewegs zu den Lysosomen
transportiert werden. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Stabilin-1 als
hochspezifischer und effektiver Rezepter von Makrophagen die Internalisation von
extrazellulärem SPARC und seinen Weitertransport zu den Lysosomen vermittelt.
Sowohl SPARC als auch Stabilin-1 werden in normalen differenzierten Geweben als
auch in der Planzenta exprimiert. Unter pathologischen Bedingungen werden SPARC
und auch Stabilin-1 bei erhöhter ECM-Produktion und/oder bei erhöhtem zellulären
Umsatz hochreguliert [63]. SPARC wird zudem von Endothelzellen, Fibroblasten und Makrophagen in vivo während
der Wundheilung und bei Fremdkörperreaktionen sowie während der Angiogenese
produziert [62]
[69]
[70]. Komplexe biologische Aktivitäten von SPARC haben für die Tumorprogression tumor-spezifische
Effekte. Einerseits unterstützt SPARC Aggressivität und Metastasen des Melanoms
[71]
[72]
[73] und die Invasivität von Gliomen [74]. Andereseits reduziert SPARC die Aggressivität von Brustkrebs [75].
Unter den gegebenen vielfältigen Aktivitäten und biochemischen Interaktionen,
an denen SPARC teilnimmt, scheint es offensichtlich, dass ein Mechanismus für
die zeitliche Regulation der SPARC-Konzentration im Extrazellularraum benötigt
wird. Stabilin-1 könnte tatsächlich diese regulatorischen Funktionen erfüllen.
Makrophagen regulieren die Gewebehomöostase sowie inflammatorische und anti-inflammatorische
Reaktionen einerseits durch die Sekretion, andererseits aber auch durch die Aufnahme
und den Abbau von extrazellulär vorhandenen Mediatoren. Die selektive Aufnahme
von speziellen Proteinliganden wird durch spezielle kombinatorische Muster der
Scavenger-Rezeptor-Expression auf ortsständigen Makrophagen oder neu rekrutierten
sich differenzierenden Monozyten erreicht. Unsere Daten führen zu der Hypothese,
dass Makrophagen dadurch zur Abheilung von Entzündungen beitragen und die Angiogenese
fördern, dass sie die extrazelluläre Konzentration von SPARC durch Aufnahme aus
dem extrazellulären Milieu regulieren. Hierdurch wird offenbar die Konzentration
von SPARC an die jeweiligen physiologischen und pathologischen Zustände im Gewebe
angepasst. In Tumoren könnte der Makrophagen-vermittelte SPARC-Abbau zwei entgegengesetzte
Rollen spielen. Für maligne Melanomen bedeutet die Verringerung der SPARC-Konzentration
einen hemmenden Effekt für Melanomzellen-Invasivität. Für Brustkrebs hingegen
hätte der SPARC-Abbau einen stimulierenden Effekt. Weitere Untersuchungen an Tiermodellen
werden benötigt, um diese Hypothesen zu prüfen.
Stabilin-1 positive M2IL-4/Dex-Makrophagen, jedoch nicht pro-inflammatorische Makrophagen, sind in der Lage,
eine effektive Aufnahme von SPARC zu vermitteln. Dieser Prozess deutet auf die
spezielle Rolle, die M2 während der Wundheilung, Aufrechterhaltung der Homöostase
und auch in Tumoren spielen, hin. Weiterhin konnten wir zeigen, dass Dexamethason
die Produktion von Matrixmetalloproteasen und Gewebetransglutaminase mit IL-4
stimulierten Makrophagen hemmt [7]. Interessanterweise wird der Einbau von SPARC in die ECM durch Gewebstransglutaminase
vermittelt [45]. Überdies wird SPARC durch Stromelysin-1 (Matrixmetalloprotease-3) abgebaut.
So entstehen bioaktive SPARC-Peptide, die verschiedene Aspekte der Angiogenese
beeinflussen [76]. Es ist daher anzunehmen, dass M2 der SPARC-induzierten Modifikation der ECM
durch Herabregulierung der Enzyme, die als Substrat für SPARC dienen, entgegenwirken.
Zusammen mit der Stabilin-1-vermittelten Endozytose und der Regulation der Expression
von Enzymen, die die Aktivität von SPARC beeinflussen, entsteht ein komplexer
makrophagenspezifischer Mechanismus zur Modulation der biologischen Aktivität
von SPARC.
Stabilin-1: intrazellulare Sortierungsfunktion in alternativ-aktivierten Makrophagen
Stabilin-1: intrazellulare Sortierungsfunktion in alternativ-aktivierten Makrophagen
Die Funktion von Stabilin-1 in alternativ aktivierten Makrophagen ist jedoch nicht
auf die rezeptorvermittelte Endozytose von extrazellulären Liganden beschränkt
[44]
[53]
[77]. Die Interaktionen von Stabilin-1 mit den GGA-Adaptoren und der „Shuttle” von
Stabilin-1 zwischen den Endosomen und dem Trans-Golgi-Netzwerk deuten darauf hin,
dass Stabilin-1 intrazelluläre Sortierungsfunktionen in Makrophagen wahrnehmen
könnte, ähnlich den ubiquitär exprimierten Mannose-6-Phosphat-Rezeptoren [78]
[79]
[80]
[81]
[82]
[83].
GGAs: Adaptoren intrazellularer Sortierung
Die GGA (Golgi-localised, gamma-ear containing, Arf-binding) Proteine sind eine
Familie von ubiquitär exprimierten ARF-abhängigen monomeren Clathrinadaptoren.
Es gibt drei GGAs beim Menschen (GGA1, GGA2 and GGA3), zwei in der Hefe (Gga1
and Gga2), und jeweils eines in Caenorhabditis elegans and Drosophila melanogaster.
Eine der bemerkenswertesten Eigenschaften der GGAs ist ihre konservative Domänenorganisation.
Sie bestehen alle aus drei gefalteten Domänen die als VHS (Vps27, Hrs, Stam),
GAT (GGA und TOM (target of myb)) und GAE (g-adaptin ear)) bezeichnet werden [84]
[85]
[86]
[87]
[88]. Das „Hinge Segment” ist downstream der GAT-Domäne lokalisiert und vermittelt
die Bindung von Säuge- und Hefe-GGAs an Clathrin. Die „Hinge Segmente” von GGA1
und GGA3 enthalten DXXLL-Typ-Sequenzen, die an ihre entsprechende VHS-Domäne binden
und die Autoinhibition der GGA-Aktivität vermitteln. Die GAE-Domäne der GGA interagiert
mit spezifischen zusätzlichen Proteinen, wie z. B. γ-Synergin, p56 und Rababtin-5.
Diese Interaktion wird benötigt, um eine effiziente Anordnung der „coated pits”
auf der Membran des späten Golgi-Kompartiments zu erzielen. Die am besten untersuchte
Funktion der GGAs ist die Sortierung des Mannose-6-Phosphat-Rezeptors zwischen
dem Trans-Golgi Netzwerk (TGN) und dem endosomal/lysosomalen System [89]. Die VHS Domäne der GGAs interagiert spezifisch mit der Doppel-Leuzin enthaltenden
Sequenz im zytoplasmatischen Ende von CI-MPR und CD-MPR. Kationenabhängige und
Kationenunabhängige Mannose-6-Phosphat-Rezeptoren (CI-MPR und CD-MPR) sind für
die Lieferung von neu synthetisierten löslichen Hydrolasen vom Golgi-Kompartiment
zu den endosomalen Kompartimenten und anschließend zu den Lysosomen verantwortlich
[78]
[79]
[82]
[83]
[90]
[91]. Sowohl CI-MPR als auch CD-MPR vermitteln die Rekrutierung der lysosomalen Hydrolasen
an die „Clathrin-coated” Bereiche des TGN. Von diesen Bereichen liefern Trägervesikel
die MPR Hydrolase-Komplexe an die Endosomen. Der saure pH-Wert der Endosomen induziert
die Freisetzung der Hydrolasen von den MPRs. Danach wird die Hydrolase zu den
Lysosomen transportiert. Die MPRs gelangen von den endosomalen Kompartimenten
wieder zurück zum TGN, um eine neue Runde von Liganderkennung und Sortierung zu
durchlaufen. Alle drei Säugetier GGAs, GGA1, GGA2 und GGA3 arbeiten während der
Sortierung von MPRs zusammen und werden für die Erhaltung der TGN-Struktur benötigt
[82].
Stabilin-1 und GGA
Stabilin-1 wurde unerwarteter Weise auch im sekundären vesikulären Weg gefunden.
Unter Verwendung von doppelter Immunfluoreszenz konnte Stabilin-1 in TGN (Trans-Golgi
Netzwerk) nachgewiesen werden; seine gleichzeitige Abwesenheit im Golgiapparat
zeigten, dass die Lokalisation von Stabilin-1 im TGN nicht durch Akkumulation
von frisch synthetisiertem Stabilin-1 zustande kam [53]. Die Behandlung von Makrophagen mit Brefeldin A induzierte die Akkumulation
von Stabilin-1 im TGN sowie die Entleerung aus frühen Endosomen, was auf einen
Stabilin-1 Shuttle zwischen dem endosomalen System und den biosynthetischen Kompartimenten
hinweist. Bei der Analyse der intrazellularen Sortierungsmechanismen von Stabilin-1
fanden wir heraus, dass die zytoplasmatische Domäne von Stabilin-1 mit GGAs in
Wechselwirkung tritt. Mittels affinität-chromatographischer in vitro Analyse haben
wir gezeigt, dass DDSLL Sequenz für die Interaktion zwischen zytoplasmatischem
Ende von Stabilin-1 und GGA1, GGA2 und GGA3L zuständig ist. Anschließend wurde
Stabilin-1 zusammen mit endogenen GGA2 und GGA3 in TGN-Strukturen alternativ-aktivierter
Makrophagen (M2IL-4/Dex) mithilfe der Immunofluoreszenz/Konfokalmikroskopie-Analyse gefunden.
Wie oben beschrieben fungieren GGAs sowohl als Clathrin-Adaptoren intrazellularer
Sortierungsprozesse des Mannose-6-Phosphat Rezeptors als auch anderer „cargo-carriers”
[82]
[83]
[89]. Die doppelte Rolle von CI-MPR beinhaltet zum einen die Rezeptor-gesteuerte
Endozytose des „Insulin-Like Growth Factor-II”, und zum anderen die Sortierung
von neu synthetisierten lysosomalen Hydrolasen vom Golgi Kompartment zu den späten
Endosomen, gefolgt vom Transport zu den Lysosomen [82]
[83]. Ähnlich wird der Shuttle von Stabilin-1 zwischen den biosynthetischen und endosomal/lysosomalen
Kompartimenten in Makrophagen von GGAs vermittelt, welche an das DDSLL Motiv am
zytoplasmatischen Ende binden [53] und Stabilin-1 in das trans-Golgi Netzwerk lokalisieren. Im Gegensatz zu universell
exprimiertem CI-CMR ist Stabilin-1 hoch spezifisch für M2-Makrophagen. Somit kann
man Stabilin-1 als ersten Zelltyp-spezifischen Rezeptor mit dualer Funktion in
Endozytose und intrazellularen Sortierungsprozessen betrachten.
Stabilin-1 sortiert SI-CLP in alternativ-aktivierten Makrophagen
Auf der Suche nach Liganden, die durch Stabilin-1 von den biosynthetischen zu
den endosomalen/sekretorischen Kompartimenten transportiert werden, haben wir
mittels Yeast Two-Hybrid-Screening das neue humane Chitinase-ähnliche Protein
SI-CLP (Stabilin-1 Interacting Chitinase-Like Protein) entdeckt [77]. Die Analysen des Domänenaufbaus von SI-CLP zeigten, dass der weitaus größte
Teil des Proteins eine Glyco_18 Domäne umfasst ([Abb. 3]). Diese Domäne ist hoch spezifisch für Chitinasen, die zur Familie der 18
Glycosylhydrolasen gehören, die in Bakterien, Pflanzen, Pilzen, Insekten, Viren,
protozoischen Parasiten [92] und in Säugetieren gefunden wurden [93]
[94]
[95]
[96]. Proteine mit einer Glyco_18 Domäne sind ebenfalls in höheren Eukaryonten
vertreten. Bis jetzt sind fünf menschliche Proteine mit einer Glyco_18 Domäne
identifiziert. Zu ihnen gehören die Chitotriosidasen AMCase, YKL-39, YKL-40 und
Oviductin/MUC9, zudem die nahe verwandten Proteine YM1 und YM2, die in Nagetieren
gefunden wurden. Eine vergleichende Analyse des Domänenaufbaus von SI-CLP mit
anderen in Säugetieren vorkommenden Proteinen mit einer Glyco_18 Domäne ist
in [Abb. 3] dargestellt. SI-CLP (sowie YKL-39, YKL-40, und YM1/YM2) enthalten Glyco_18 Domänen,
aber im Gegensatz zu Chitotriosidasen und AMCase keine Chitin-Bindungsdomäne ([Abb. 3 a]). Oviductin/MUC9 enthält eine Glyco_18 Domäne und ein für Muzine charakteristisches
großes Fragment mit vielen Stellen für eine O-Glykosylierung. Die katalytische
Aktivität der Glyco_18 Domäne wird durch die Anwesenheit einer katalytischen Glutaminsäure
im Zusammenhang mit dem DXDXE Motivs bestimmt. Dieses DXDXE Motiv ist mit einer
Aminosäure Abstand direkt neben dem charakteristischen Aminosäure Triplet FDG
lokalisiert ist ([Abb. 3 b]). Chitotriosidasen und AMCasen sind echte Chitinasen mit einem klassischen katalytischen
Zentrum, enzymatischer Aktivität und der Fähigkeit, über ihre C-terminale Chitin-Bindungsdomäne
Chitin zu binden, während YKL-39, YKL-40, YM1/YM2 und Oviductin die kritischen
Aminosäuren an der katalytischen Stelle fehlen ([Abb. 3 b]) und diese keine enzymatische Aktivität zeigen [97].
Abb. 3 SI-CLP ist ein neues Mitglied der Familie der Proteine mit Glyco_18-Domänen.
a Schematische Präsentation der Domänenstruktur von Glyco_18-Domänen-Proteinen.
b Die kritischen Aminosäuren der katalytischen Stelle. Die charakteristische
FDG-Sequenz ist als Box gezeigt. Die katalytischen Aminosäuren sind fett markiert.
Die komplette katalytische Stelle ist unterstrichen. Die Forschungsergebnisse
waren ursprünglich in Kzhyshkowska J et al. Novel stabilin-1 interacting chitinase-like
protein (SI-CLP) is up-regulated in alternatively activated macrophages and
secreted via lysosomal pathway. Blood 2006; 107: 3221 - 3228. © the American
Society of Hematology [77] publiziert.
Intrazellulare Lokalisationsstudien in Stabilin-1-positiven Makrophagen zeigen,
dass SI-CLP in Lamp1-positive und sekretorische CD63-positive Lysosomen sortiert
wird. Der lysosomale Transport von SI-CLP scheint sich vom MPR-vermittelten Weg
zu unterscheiden, möglicherweise aufgrund des Fehlens der typischen N-Glycosylierung
von lysosomalen Enzymen [98]. Verschiedene Beweise stützen die Hypothese, dass Stabilin-1 ein hochspezifischer
inrazellulärer Sortierungsrezeptor („cargo carrier”) für SI-CLP ist. SI-CLP bindet
direkt an Stabilin-1 und kolokalisiert mit Stabilin-1 im TGN in M2IL-4/Dex. SI-CLP wird stark vermindert in Lysosomen von M2IL-4/Dex gefunden, die mit Stabilin-1 siRNA transfiziert wurden und damit eine geringere
Expression von Stabilin-1 aufweisen. Außerdem vermittelt Stabilin-1 die Relokalisation
von rekombinantem SI-CLP-FLAG in H1299 Zellen, in denen SI-CLP ohne zusätzliche
Transfektion mit Stabilin-1 nukleär fehlsortiert wird. Die lysosomale Lokalisation
von SI-CLP in Stabilin-1-negativen Makrophagen deutet allerdings darauf hin, dass
Stabilin-1 nicht der einzige Rezeptor ist, der den intrazellulären Transport von
neu synthetisiertem SI-CLP vermitteln kann.
Die Fähigkeit von Dexamethason, die Sekretion von SI-CLP zu blockieren, bestätigt
zusätzlich, dass die Sekretion von SI-CLP über einen lysosomalen Weg reguliert
wird [99]
[100]. [Abb. 4] zeigt eine schematische Darstellung des intrazellulären Transportwegs von Stabilin-1
in Makrophagen. [Abb. 2] fasst den derzeitigen biochemischen Kenntnisstand über die Domänen von Stabilin-1
zusammen, die in die Erkennung von Liganden involviert sind.
Abb. 4 Intrazelluläre Transportwege von Stabilin-1 in Makrophagen [44]. Nach der Bindung an Oberflächen-exprimiertes Stabilin-1, wird der Ligand
(in grün dargestellt) internalisiert und in frühe/sorting Endosomen (EE)
transportiert. Ein Teil des Rezeptors wird zurück auf die Zelloberfläche über
Recycling-Endosomen (RE) transportiert. Stabilin-1 überführt seinen Liganden
zu den späten Endosomen (LE). Kein Stabilin-1 konnte bisher in Lamp-1-positiven
Lysosomen gefunden werden. Dies zeigt, dass Stabilin-1 von seinen Liganden in
den späten Endosomen dissoziiert wird. Endozytische Liganden werden des Weiteren
in Lysosomen (L) degradiert. Stabilin-1 ist beteiligt am intrazellulären
Sortierungsprozess. Stabilin-1 bewegt sich zwischen endosomalem und biosynthetischem
Kompartiment und transportiert neu-synthetisierte Liganden (dunkelblau), sodass
diese den lysosomalen Sekretionsweg benutzen können.
Makrophagen als Hauptproduktionsquelle für Chitinase und Chitinase-ähnliche Proteine
Makrophagen als Hauptproduktionsquelle für Chitinase und Chitinase-ähnliche Proteine
Mehrere der Proteine mit einer Glyco_18 Domäne werden von Makrophagen produziert
und sezerniert (Chitotriosidase, AMCase, YKL-40, and YM1) [95]
[101]
[102]
[103]. Außerdem kommen Glyco_18-Domän-Porteine in Neutrophilen, Epithelzellen,
Chondrozyten, Synovialzellen und Tumorzellen vor [136]. Chitotriosidase und AMCase sind aktive Enzyme, die Chitin hydrolysieren und
eine C-terminale Chitin-Bindungsdomäne besitzen [93]
[95]
[96]. YKL-40, YKL-39, SI-CLP und Maus-YM1/2-Proteine besitzen lediglich eine
Glyco_18 Domäne ohne hydrolytische Aktivität [94]
[104]. Chitotriosidase wird in lipidbeladenen Makrophagen überproduziert und ist der
Hauptmarker für die angeborene lysosomale Speicherkrankheit Morbus Gaucher, die
durch alternative Makrophagenaktivierung charakterisiert ist [105]. Chitotriosidase wird zudem während der späten Makrophagendifferenzierung gesunder
Spender vermehrt produziert [94]
[95]
[96]. YKL-40 wurde als Marker für die Makrophagendifferenzierung beschrieben [106], wohingegen YM1 in gesundem Gewebe in Mausmakrophagen nachgewiesen wurde
[107], aber auch in der Th2 polarisierten Immunantwort nach Kontakt mit einem Allergen
oder Parasiten [103]
[108]
[109]
[110]. Erhöhte Mengen von YKL-40 im Serum und in den Lungen korrelieren mit der Schwere
von Asthma [111]. Es konnte zudem gezeigt werden, dass die AMCase von alternativ-aktivierten
Makrophagen im Mausmodel der Th2-assoziierten allergischen Reaktion produziert
wird. Humane AMCase wurde im Zusammenhang mit allergischem Asthma gefunden
[112]. In ähnlicher Weise konnten wir eine Erhöhung der SI-CLP-Produktion in alternativ-aktivierten
Makrophagen in vitro nachweisen, die mit IL-4 und Dexamethason stimuliert wurden.
YKL-39 und YKL-40 haben hinsichtlich der Glyco_18-Domäne die größte Ähnlichkeit
mit SI-CLP. Wir haben getestet ob Th1- und Th2-Zytokine und Dexamethason die Expression
von YKL-39 oder YKL-40 in humanen Makrophagen beeinflussen. Mittels RT-PCR konnten
wir zeigen, dass IFNγ YKL-40 stark hochreguliert. Dexamethason hatte einen stark
suppressiven Effekt auf die YKL-40- mRNA-Expression. Eine Stimulation mit IL-4
konnte diesem Effekt nur bedingt entgegenwirken [77]. YKL-39 mRNA wurde in sehr geringem Maße in mit IFNgamma, IL-4 und Dexamethason
stimulierten Makrophagen-Subpopulationen exprimiert. Die Expression von YKL-39
in humanen Makrophagen wurde allerdings mit Kombination von TGFbeta und IL-4 stimuliert.
Diese kombinierte Stimulation entspricht dem Zytokinprofil in chronischen Entzündungen
und einigen Tumoren [137]. Dexamethason inhibierte stark die IL-4+TGFbeta Stimulation von YKL-39 Produktion
in humanen Makrophagen. Wir schlossen daraus, dass SI-CLP das einzige menschliche
Protein mit einer Glyco_18 Domäne ist, dessen Expression durch Dexamethason oder
IL-4 allein oder in Kombination stimuliert wird, wobei die Stärke der Expression
in alternativ aktivierten Makrophagen verschiedener Spender durchaus variiert
[77].
Die offene Frage bleibt, wie wirken die Chitinasen und Chitinase-ähnlichen Proteine
an der Zell-Aktivität und T-Zell-Differenzierung im menschlichen Körper. Hier
gibt es erste Arbeiten, die biologische Aktivitäten der Chitinase-ännlichen
Proteine in in vitro experimentellen Modellen aufweisen. Für YKL-40 wurde in vitro
nachgewiesen dass es als Wachstumsfaktor für Bindegewebe und als Migrationsfaktor
für Endothelzellen und vaskuläre glatte Muskelzellen [113] wirkt, während YM1 in vitro Eosinophilenmigration stimuliert [114]. Alle bekannten biologischen und biochemischen Aktivitäten der Chitinasen und
Chitinase-ähnlichen Proteine sind in [Tab. 2] zusammengefasst.
Tab. 2 Chitinasen und Chitinase-ähnliche Proteine: biologische Aktivität
| |
Enzymatische Aktivität |
Proliferative Effekte |
Effekte auf die Zelladhäsion und Zellmigration |
Immunmodulatorische Effekte |
| Chitotriosidase |
Hydrolytische und transglycosylierende Aktivität |
|
|
|
| AMCase |
Hydrolytische Aktivität |
|
|
Regulation des IL13-Wirkungen bei Asthma bronchiale |
| YKL40 |
keine |
Wachstumsfördernder Effekt auf humane Synovialzellen, Haut- und fetale Lungenfibroblasten
|
Migration, Ausbreitung und Adhäsion an VSMC (Vascular smooth muscle cells)
|
In gesunden Spendern: Induktion der IL10-Produktion in Monozyten und regulatorischen
T-Zellen;
Bei Patienten mit rheumatoider Arthritis: Induktion der Th1-Immunantwort;
Hemmung der TNFα und IL-1-induzierten Sekretion von MMPs und IL-8 in humanen
Hautfibroblasten und Gelenkchondrozyten |
| YKL-39 |
keine |
|
|
Induktion von Autoimmunität [131]
[135] |
| YM1/YM2 |
keine |
|
Chemotaxis für Eosinophile, T-Zellen und Granulozyten |
|
Perspektive: SI-CLP als potenzielle Biomarker für Th2-Krankheiten
Perspektive: SI-CLP als potenzielle Biomarker für Th2-Krankheiten
Menschliche Chitinasen und Chitinase-ähnliche Proteine wurden im Gewebe und der
Zirkulation gefunden und können durch nicht invasive Technologien detektiert werden.
Die engsten SI-CLP Homologe, YKL-39 und YKL-40, haben diagnostische und prognostische
Bedeutung für verschiedene Erkrankungen (Zusammenfassung siehe [Tab. 3]). Das Spektrum der YKL-40-assoziierten Krankheiten korreliert mit dem Makrophagenursprung
und der biologischen Aktivität und beinhaltet verschiedene Tumorentitäten, Infektionskranktheiten
[115]
[116], die rheumathoide Arthritis [117], entzündliche Darmerkrankungen [118]), Leberfibrose, Leberzirrhose [119]
[120]
[121], und die systemische Sklerose [122].
Tab. 3 Chitinasen und Chitinase-ähnliche Proteine: Assoziation mit Erkrankungen
| |
Infektionskrankheiten |
Lysosomale Speicherkrankheiten |
Chronische Entzündung |
Allergien |
Tumorerkrankungen |
Lebererkrankungen |
Neurodegenerative Erkrankungen |
| Chitotriosidase |
Pilz- und bakterielle Erkrankungen, Malaria |
M. Gaucher;
M. Niemann-Pick;
M. Fabry |
Atherosklerose; Sarkoidose |
|
|
Nicht alkoholische Fettleber-steatohepatitis (NASH) |
Alzheimer Krankheit;
ischämische zerebrovaskuläre Demenz |
| AMCase |
|
|
|
Asthma bronchiale |
|
|
|
| YKL40 |
Pneumonie;
eitrige Meningitis;
E. coli- Endotoxinämie |
|
Atherosklerose;
Rheumatoide Arthritis;
Sarkoidose;entzündliche Darmerkrankungen |
Asthma bronchiale |
Diagnostischer und prognostischer Marker für einige solide Tumoren |
HCV-induzierte Leberfibrose und -zirrhose und alkoholische Leberzirrhose und
-fibrose |
|
| YKL-39 |
|
|
Osteoarthritis;
Rheumatoide Arthritis |
|
|
|
|
| SI-CLP |
|
|
|
Th2-induzierte Pathologie vermutet |
|
|
|
| YM1/YM2 |
Parasitäre Infektionen in Nagetieren |
|
|
|
|
|
|
Erhöhte YKL-40 Werte im Serum korrelieren mit einer schlechten Prognose bei Patienten
mit Ovarialkarzinomen [123], Prostatakarzinomen [124], Kolorektalkarzinomen [125], Brustkrebs [126] und Melanom [127]
[128]. YKL-40 dient ebenfalls als Marker für das Auftreten und den Differenzierungsgrad
bei Gliomen [129]. Erhöhte YKL-39 Werte sind mit der rheumatoiden Arthritis [130]
[131]
[132] assoziiert. YKL-39 wurde ursprünglich aus Chondrozyten-konditioniertem Medium
[104] isoliert und ist bei osteoarthritischen Knorpeldefekten signifikant erhöht [133]
[134]. Weder für YKL-40 noch für YKL-39 konnten wir eine Stimulation durch Glukokortikoide
nachweisen. In dieser Hinsicht ist SI-CLP ein einmalig reguliertes humanes Chitinase-ähnliches-Protein.
Diese einmalige Eigenschaft von SI-CLP macht es zu einem potenziellen Marker für
die individuelle Sensitivität von Patienten auf Glukokortikoidtherapie und
die Vorhersage der Nebenwirkungen der Glukokortikoidtherapie attraktiv. Der von
uns neu generierte monoklonale Rattenantikörper 1C11 gegen SI-CLP detektiert das
Protein mit einer hohen Spezifität in menschlichen BAL-Proben sowie in peripheren
Blutleukozyten und wird als Werkzeug für die weitere Untersuchung von SI-CLP assoziierten
Erkrankungen dienen.
Die Assoziation der Chitinasen und Chitinase-ännlichen Proteine mit dermatologischen
Erkrankungen wurde bis jetzt noch nicht untersucht. Hier könnte das SI-CLP Protein
als potenzieller Biomarker für Th2-assozierte Hauterkrankungen betrachtet werden.
Mehrere von uns entwickelte SI-CLP-spezifische Antikörper ermöglichen die immunohistologische
Analyse der SI-CLP-Expression im Hautgewebe.
Danksagung
Danksagung
Für die finanzielle Unterstützung danke ich dem Margarete von Wrangell Habilitationsprogramm
des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg, der
Dr. Mildred-Scheel-Stiftung und der DFG.
