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Hintergrund: Apoptose-induzierendeMoleküle der TNF-Superfamilie (TNF-alpha, CD95) sind unmittelbar nach ihrer Synthese in der Membran verankert. Durch gleichzeitige, benachbarte Expression von Metalloproteasen können o.g. Moleküle vom Membrananker abgelöst und in die zellnahe Umgebung sezerniert werden. Dieser Prozess, als „shedding“ bezeichnet, kann die lokale Präsentation und Konzentration der o. g. Moleküle kritisch beeinflussen und dadurch die Effizienz der Apoptose regulieren. Für CD95L und TNF-alpha konnte bereits gezeigt werden, dass sie für die Auslösung der Apoptose in neonatalen Monozyten (CBMO) und adulten Monozyten (PBMO) verantwortlich sind. Durch eine geringere Sekretion von CD95L und eine gedrosselte Internalisierung von TNF-alpha ist die Induktion des PICD bei CBMO signifikant reduziert.

Hypothese: Die unterschiedliche Expression der Metalloproteasen TACE und MMP-9 ist bedeutsam für die Kontrolle des durch TNF-α/TNFR1 und CD95/CD95L ausgelösten apoptotischen PICD. Die Expression von TACE und MMP9 ist auf CBMO erniedrigt.

Methoden: Die Expression von Metalloprotease-9 (MMP-9), ADAM17 und TNF-α wurden mittels intra- und extrazellulärem FACS, TNF-α- und CD95L-Sekretion via ELISA untersucht. Die Aktivität von Metalloproteasen wurde mit einem Inhibitor (GM6001) blockiert. Die Auswirkungen auf den PICD wurden nach Infektion von Monozyten mit E. coli mittels Apoptose Assays (Nachweis hypodiploider Zellkerne/TUNEL-Assay) nachgewiesen.

Ergebnisse: Infektion mit E. coli führte zur Hoch-Regulation von MMP-9 (6-fach) und ADAM17 (2-fach) auf der Plasmamembran von PBMO (p< 0.01 vs. nicht-infiziert). Nicht-infizierte PBMO und CBMO wiesen dagegen vergleichbare Enzymdichten von ADAM17 und MMP-9 auf. Die mittlere ADAM17 Expression auf CBMO stieg nach Infektion ebenfalls an, jedoch im Gegensatz zu PBMO wurde MMP-9 auf CBMO nicht hoch-reguliert. Während sich in infizierten CBMO und PBMO intrazellulär vergleichbare Konzentrationen von TNF-a und CD95L nachweisen ließen, sezernierten PBMO ungefähr das 2,5-fache an TNF-a und CD95L im Vergleich zu CBMO (p < 0.05). Die Verwendung des Metalloprotease-Inhibitors GM6001 vor der Infektion erhöhte die Dichte von TNF-α und CD95L an der Plasmamembran und verringerte die Konzentration der entsprechend sezernierten Moleküle. Die Inhibition von MMP-9 nach Infektion reduzierte den PICD von PBMO signifikant, wobei TNFR1 und CD95L auf der Oberfläche nachweisbar blieb.

Diskussion und Schlussfolgerung: Die Reduktion des apoptotischen PICD bei CBMO wird durch erniedrigte Metalloprotease Präsentation und damit vermindertem “shedding” von CD95L/TNF-alpha (mit-) verursacht. Dadurch steht den korrespondierenden Rezeptoren nicht so viel Ligand zu Verfügung wie bei PBMO und die pro-apoptotische Kaskade kann nicht in vollem Umfang aktiviert werden.