Metalloproteasen steuern durch proteolytische Spaltung von TNF-alpha und CD95L den Phagozytose induzierten Zelltod (PICD) von Monozyten

Hintergrund:

Infektionen gehen beim Frühgeborenen regelhaft mit Inflammation und Gewebsschädigung einher, die durch Mediatoren verursacht wird. TNF-alpha und CD95L sind Mitglieder der TNF-Superfamilie. Beide Moleküle werden nach der Expression auf der Zellmembran präsentiert und können so die Apoptose induzieren. Metalloproteasen, die sich benachbart auf der Zellmembran befinden, können sowohl TNF-alpha als auch CD95L von ihrem Membrananker lösen, was zur Freisetzungen in die Umgebung führt. Durch dieses „shedding“ der Moleküle nimmt die Konzentration auf der Zellmembran ab und die Apoptose wird beeinflusst. Es konnte in früheren Studien gezeigt werden, dass sowohl TNF-alpha als auch CD95L in neonatalen (CBMO) und adulten Monozyten (PBMO) für die Apoptose verantwortlich ist. Eine verringerte Internalisierung von TNF-alpha sowie eine geringere Sekretion von CD95L reduziert die Induktion des PICD signifikant.

Hypothese:

CBMO zeigen eine verringerte Präsentation der Metalloproteasen TACE und MMP9 auf der Zelloberfläche. Durch die unterschiedliche Expression der Metalloproteasen wird der durch TNF-a/TNFR1 und CD95/CD95L Interaktion ausgelöste PICD beeinflusst.

Methoden:

Der PICD von CBMO und PBMO wurde, nach Infektion mit E. coli, mittels Nicoletti und TUNEL-Assay durch intrazelluläre Färbung im FACS nachgewiesen. Die TNF-alpha und CD95L-Sekretion wurde via ELISA untersucht. Die Expression der Metalloproteasen MMP9 sowie TACE wurden wie TNF-alpha und CD95L durch extrazelluläre Färbung im FACS gemessen. Zudem wurde die Aktivität der Metalloproteasen mittels des Inhibitors GM6001 blockiert.

Ergebnisse:

Durch eine Infektion mit E. coli kommt es in PBMO zur erhöhten Expression der Metalloproteasen MMP9 (6-fach) und TACE (2-fach) im Vergleich zur nicht-infizierten Kontrolle (p < 0,01). Eine Infektion der CBMO führte zu einer erhöhten Expression der Metalloprotease MMP9 jedoch nicht zu einer erhöhten Expression von TACE. Die nicht-infizierten Kontrollen von CBMO und PBMO zeigten eine ähnliche Metalloprotease Konzentration an der Zelloberfläche. Nach Infektion konnte intrazellulär in CBMO und PBMO die gleiche Konzentration an TNF-alpha und CD95L nachgewiesen werden, PBMO sezernieren jedoch die 2,5-fache Menge an TNF-alpha im Vergleich zu CBMO (p < 0,05). Das blockieren der Metalloproteasen durch GM6001 vor der Infektion erhöht die Konzentration an TNF-alpha und CD95L auf der Zelloberfläche und vermindert die Sekretion der beiden Moleküle. Durch die Inhibition verringert sich der PICD signifikant in PBMO, es konnten weiterhin TNFR1 und CD95 an der Zelloberfläche nachgewiesen werden.

Schlussfolgerung:

Die verringerte Präsentation der Metalloproteasen bei CBMO führt sowohl zu einem verringerten „shedding” von TNF-alpha und CD95L als auch zu einer Reduktion des PICD. Durch die verringerte Sekretion der Moleküle kommt zu einer verminderten Ligand-Rezeptor Interaktion und somit zu einer geringeren Aktivität der pro-apoptotische Kaskade im Vergleich zu PBMO.