Untersuchung der Modulation von Expression und Freisetzung des B-Zell-aktivierenden Faktors BAFF in Monozyten

Abstract

Bei der Erforschung von autoimmunologischen Erkrankungen konzentrierte sich die Wissenschaft in den letzten Jahrzehnten immer mehr auf die Rolle der B-Zellen. Ihre Dysregulation kann verheerende Folgen haben, wie in Tiermodellen und Patienten gezeigt werden konnte, z. B. bei Multipler Sklerose, Rheumatoider Arthritis, Myasthenia Gravis und Systemischer Lupus erythematodes.Die Entdeckung des B-Zell-aktivierenden Faktors BAFF eröffnete ein neues Verständnis der B-Zell-Homöostase und neue Möglichkeiten um regulierend in die B-Zell-Immunpathologie einzugreifen, da dieses Zytokin vor allem für spätere Stadien der B-Zell-Entwicklung unabdingbar ist. Ein Zusammenhang zwischen einer Dysregulation von BAFF und der Entwicklung sowie der Progression von Autoimmunerkrankungen ist heute unumstritten. Die zugrunde liegenden Regulationsmechanismen sind allerdings noch nicht vollständig aufgeklärt.Eine Vielzahl der B-Zell-vermittelten Autoimmunerkrankungen wird standardmäßig in der Praxis mit Intravenösen Immunglobulinen (IVIg) oder Corticosteroiden behandelt.Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Modulation der BAFF-Expression in Monozyten, den Hauptproduzenten des Zytokins, durch IVIg und Corticosteroide (Dexamethason, Dex) untersucht. Mittels verschiedener Methoden (FACS, WB, Realtime-PCR) wurde in der monozytären Zelllinie U937 gezeigt, dass die BAFF-Expression auf membranständiger und zytoplasmatischer Protein- sowie auf mRNA-Ebene durch IVIg signifikant reduziert wird. Dies konnte ebenfalls für die Sekretion des löslichen BAFF bestätigt werden. In Experimenten mit primär isolierten, aktivierten Monozyten wurden diese Resultate bestätigt, was ihre physiologische Relevanz belegt. Des weiteren konnte gezeigt werden, dass die Herunterregulierung von BAFF (1) durch den Hauptbestandteil IgG und (2) vor allem durch dessen F(ab )2-Fragment vermittelt wird.Dex führte ebenfalls auf Protein- und mRNA-Ebene zu einer Reduktion der BAFF-Expression, allerdings fiel diese im Vergleich zu IVIg schwächer aus. Der durch Dex vermittelte Effekt konnte mit Hilfe des Anti-Corticoids RU486 antagonisiert werden. Durch in silico-Analysen konnte eine potentielle Konsensussequenz für den Glucocorticoidrezeptor (= glucocorticoid receptor response element (GRE)) sowie zwei halbe GREs in der Promotersequenz des BAFF-Gens identifiziert werden.Im Rahmen dieser Arbeit wurde BAFF als vielversprechendes Target für IVIg und Corticosteroid identifiziert und folglich Einblicke in dessen Regulation erhalten werden. Darüber hinaus kann mit der Modulation von BAFF für beide untersuchten Wirkstoffgruppen ein neuer Wirkmechanismus postuliert werden. Within the last few decades B cells have emerged as pivotal players in several areas of human diseases. In addition, data from animal and human studies have shown that dysregulation of this system is of disastrous consequence. Multiple sclerosis, rheumatoid arthritis, myasthenia gravis and systemic lupus erythematosus are examples for human diseases with B-cell involvement.A marked breakthrough in this field occurred with the discovery of BAFF, a B-cell activating factor of the TNF family, shedding new light on B cell homeostasis and tolerance. Its discovery opened a new avenue to the manipulation of B cells, since a dysregulation of this system is strongly associated with the development of autoimmune pathology. Nevertheless, the mechanisms of regulating BAFF expression and release have not yet been fully understood.Many B-cell driven autoimmune diseases have been treated beneficially with intravenous immunoglobulin (IVIg) and corticosteroids for years, but both have also their disadvantages: IVIg has high treatment costs and for the future limited availability is predicted. In contrast, corticosteroids cause severe side-effects.The present work focused on the regulation of BAFF expression and release by IVIg and dexamethasone (dex), a synthetic corticoid-derivate. Experiments were performed in monocytes, since they represent the main source of circulating BAFF in the human organism. BAFF expression and release was down-regulated in U937 cells by IVIg and to a lesser extent by dex treatment. The U937 results were confirmed using primary isolated monocytes of healthy donors, emphasizing the physiological relevance of these results. Furthermore, these findings demonstrate that the IVIg caused effect on BAFF expression and release is mediated by immunoglobulin G, especially by its F(ab& #8223;)2 fragment.Moreover, dex effects could be antagonized by RU486, an anti-corticoid, inhibiting the initiation of gene transcription. In addition, in silico scanning of BAFF promoter sequence identified one complete putative and two half putative glucocorticoid receptor response elements (GREs). However, translocation of glucocorticoid receptor to nucleus was not detectable.In conclusion, the down-regulation of BAFF expression and release in monocytes is a newly-described mechanism of action of IVIg and corticosteroids which might be crucial for the beneficial treatment of mainly B-cell driven autoimmune diseases. Moreover, these findings shed new light on regulation of BAFF expression and release in monocytes.