Signaltransduktion des Zytokins Makrophagen-Migrations-Inhibitions-Faktor (MIF) im Hoden der Ratte

Abstract

Der Makrophagen-Migrations-Inhibitions-Faktor (MIF) wurde erstmals 1966 als ein von T-Lymphozyten sezerniertes Zytokin beschrieben, mit der Fähigkeit die ungerichtete Migration von Makrophagen zu hemmen. Folgestudien zeigten das Vorkommen von MIF in vielen Organsystemen. Im Hoden wird MIF von den Leydig-Zellen exprimiert und sezerniert. Es hemmt u.a. die Inhibin-Sekretion der Sertoli-Zellen in vitro und wurde als parakriner Faktor bei der Leydig-Zell-Tubulus-Interaktion gefunden. Im Hoden entscheidet die Balance zwischen pro- und anti-inflammatorischen Zytokinen, ob der immunprivilegierte Status aufrecht erhalten oder eine entzündliche Reaktion ausgelöst wird. Peritubulärzellen sezernieren das immunsupprimierende Molekül TGF-beta2 und andere regulatorische Zytokine, die sowohl im Immunsystem des Hodens als auch bei der lokalen Interaktion testikulärer Nicht-Immunzellen eine wesentliche Rolle spielen. Die vorliegende Arbeit zeigte, dass MIF die Sekretion von TGF-beta2 in Peritubulärzellen signifikant hemmt, wohingegen eine Beeinflussung der Sekretion des pro-inflammatorischen Zytokins TNF-alpha nicht beobachtet wurde. Frühere Studien zur MIF-Signaltransduktion in Peritubulärzellen zeigten einen kapazitativen Kalziumeinstrom, der von einer Aktivierung der Proteinkinase C gefolgt wurde. Da bislang nur wenig über den molekularen Wirkmechanismus von MIF bekannt ist, sollten in der vorliegenden Arbeit mögliche MIF-Signaltransduktionswege in testikulären Zielzellen untersucht werden. Die Untersuchung der MIF-Signaltransduktion in Sertoli-Zellen zeigte keine Beteiligung des second messenger cAMP. Ebenso konnte keine Veränderung der Phosphorylierungsmuster in Peritubulärzellen und Sertoli-Zellen inklusive einer Aktivierung der ERK-1/2 durch MIF beobachtet werden. Man kann folglich davon ausgehen, dass die MIF-Signalübertragung weder über den ERK-Weg abläuft noch über den Proteinkinase A-Weg vermittelt wird. Zusammenfassend ist zu sagen, dass MIF über eine Inhibition der Sekretion des anti-inflammatorischen Mediators TGF-beta2 eine Verlagerung der Zytokinbalance vom immunsupprimierten Zustand hin zu einer Entzündungsreaktion vermitteln kann. Macrophage migration inhibitory factor was discovered in 1966 as a cytokine secreted by activated T-lymphocytes, which was able to inhibit the random migration of macrophages. Further investigations showed a wide tissue distribution for this cytokine. In the testis, MIF is expressed and secreted by the Leydig cells. The factor suppresses the inhibin secretion of the Sertoli cells in vitro and was found to be involved in the parakrine modulation of Leydig cell-seminiferous tubule interaction. In the testis, the balance between pro- and anti-inflammatory cytokines determines whether the immunprivileged status is maintained or an inflammatory reaction is initiated. Peritubular cells secrete the immunosuppressive molecule TGF-beta2 and other regulatory cytokines. Many cytokines play a dual role both in testicular immune regulation and in normal testicular function. Our work shows that MIF significantly suppresses the TGF-beta2 secretion in peritubular cells, whereas the pro-inflammatory cytokine TNF-alpha was unaffected. Former studies on the MIF-signal transduction in peritubular cells showed a capacitative calcium influx, followed by an activation of the protein kinase C. As relatively little is known about the molecular mechanism of MIF, this study was aimed to investigate the mechanism of MIF-signal transduction in testicular target cells (peritubular and Sertoli cells). Sertoli cells showed no involvement of the second messenger cAMP in the MIF-signal transduction pathway. Furthermore, no changes in the phosphorylation pattern of MIF-stimulated peritubular and Sertoli cells including ERK-1/2 activation could be recorded. Therefore, MIF-signal transduction in peritubular and Sertoli cells is not mediated via the ERK or PKA pathway. In summary, it can be concluded that the pro-inflammatory cytokine MIF can shift the cytokine balance from the immunsuppressive state towards an inflammatory reaction through the inhibition of TGF-beta2 secretion.