Expression and role of serotonergic and nicotinic acetylcholine receptors in alveolar macrophages
| dc.contributor.author | Mikulski, Zbigniew | |
| dc.date.accessioned | 2023-03-16T20:07:00Z | |
| dc.date.available | 2010-07-12T10:24:35Z | |
| dc.date.available | 2023-03-16T20:07:00Z | |
| dc.date.issued | 2010 | |
| dc.identifier.isbn | 978-3-8359-5533-2 | |
| dc.identifier.uri | http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:26-opus-76611 | |
| dc.identifier.uri | https://jlupub.ub.uni-giessen.de//handle/jlupub/14186 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.22029/jlupub-13568 | |
| dc.description.abstract | Alveolar macrophages (AM) hold a key position in initiating inflammatory responses in thelung by secreting TNFalpha and several additional cytokines and chemokines. Their activity iscontrolled by paracrine signals such as ATP which might either be actively release as asignaling molecule or liberated during cell death, thereby reflecting a danger signal. Thepresent study was aimed to determine to which extend, and via which receptor, serotonin (5-HT), an amine released from activated platelets, and nicotinic acetylcholine receptors(nAChR), a receptor class that has been identified in mediating anti-inflammatory effects, alsoparticipate in paracrine modulation of AM function.The expression of 5-HT type 2 receptors and the effects evoked by stimulation with 5-HTwere investigated in mouse AM. Expression of the 5-HT receptors was analyzed by RT-PCR.Alveolar macrophages expressed receptor subtypes 5-HT2A, 5-HT2B and 5-HT2C, with thestrongest and most consistent expression being noted for 5-HT2C receptors. In mouse AM, 5-HT (10-5 M) induced a rise in intracellular calcium concentration ([Ca2+]i) that was initiatedby release of Ca2+ from intracellular stores and depended on extracellular Ca2+ in a sustainedphase. This 5-HT-induced increase in [Ca2+]i was neither observed in AM treated with the 5-HT2C receptor-selective inhibitor RS102221 nor in AM derived from 5-HT2C receptordeficientmice. Alveolar macrophages stimulated with 5-HT (10-5 M) showed increasedproduction of CCL2, CCL5 and TNFalpha as determined by a dot-blot assay. These datademonstrate the presence of functional 5-HT2C receptors on AM and suggest a role of 5-HT asnovel modulator of AM function. Importantly, these effects are exclusively driven by the 5-HT2C receptor, thereby providing the potential for selective intervention.In addition, the nAChR inventory of freshly isolated rat and mouse AM was determined andthe cellular events evoked by stimulation with nicotine were investigated. Positive RT-PCRresults in rat AM were obtained for nAChR subunits alpha3, alpha5, alpha9, alpha10, beta1, and beta2, with moststable expression of subunits alpha9, alpha10, beta1, and beta2. Mouse AM expressed nAChR subunits alpha9,alpha10, beta2 and beta4. Notably, mRNA coding for subunit alpha7, which is proposed to convey thenicotinic anti-inflammatory response of macrophages from other sources than the lung, wasnot detected. RT-PCR data were supported by immunohistochemistry on rat AM isolated bylavage, as well as in lung tissue sections and by Western blotting. Measurements of [Ca2+]i inrat and mouse AM did not reveal any changes in response to nicotine. However, nicotine (10-4M), given 2 min prior to ATP and 5-HT, significantly reduced the agonist-induced rise in[Ca2+]i. This nicotinic effect was further studied in rat AM, where it was blocked by alpha-bungarotoxin and did not depend on the presence of extracellular calcium. These datademonstrate that AM are equipped with modulatory nAChR with properties distinct fromionotropic nAChR mediating synaptic transmission in the nervous system. Their stimulationwith nicotine dampens ATP-induced Ca2+-release from intracellular stores. Thus, the presentstudy identifies the first acute receptor-mediated nicotinic effect on AM with antiinflammatorypotential.Taken together, 5-HT, an amine released from activated platelets, and nAChR, a receptorclass that has been identified in mediating anti-inflammatory effects, participate in paracrinemodulation of AM function. Serotonergic stimulation of 5-HT2C receptors activates AM,whereas nAChR confer an inhibitory influence upon both serotonergic and purinergicactivation via pathways differing from those known from the nervous system. These datawarrant consideration during pharmacological modulation of cholinergic transmission and 5-HT metabolism and might offer an opportunity to modify AM function in vivo. | en |
| dc.description.abstract | Alveolarmakrophagen (AM) nehmen eine Schlüsselstellung in Entzündungsreaktionen in derLunge ein, die sie durch die Sekretion von TNFalpha sowie weiteren Cytokinen und Chemokineneinleiten. Ihre Aktivität steht unter der Kontrolle parakriner Signale, beispielsweise ATP,welches entweder aktiv sezerniert wird, oder bei Zelltod freigesetzt wird und dann einGefahrensignal darstellt. Die vorliegende Studie hatte das Ziel festzustellen, in welchemAusmaß und über welchen Rezeptor Serotonin (5-HT) - ein biogenes Amin, das vonaktivierten Thrombozyten freigesetzt wird - und nikotinische Azetylcholinrezeptoren(nAChR) - eine Rezeptorklasse, die anti-inflammatorische Mechanismen vermitteln kann ebenfalls an der parakrinen Modulation von AM beteiligt sind.Die Expression von 5-HT-Rezeptoren des Typs 2 und die Auswirkungen einer serotonergenStimulation wurden an AM der Maus untersucht. RT-PCR zeigte die Expression derRezeptorsubtypen 5-HT2A, 5-HT2B sowie 5-HT2C, wobei der 5-HT2C-Subtyp bei weitem amstärksten exprimiert war. In AM der Maus bewirkte 5-HT (10-5 M) einen Anstieg derintrazellulären Kalziumkonzentration ([Ca2+]i), der durch eine Freisetzung aus intrazellulärenSpeichern initiiert wurde und in seiner Aufrechterhaltung von extrazellulärem Kalziumabhängig war. Dieser 5-HT-bedingte [Ca2+]i-Anstieg war nach Gabe des 5-HT2CRezeptorantagonistenRS102221 und in AM von 5-HT2C-Rezeptor-gendefizienten Mäusenicht zu beobachten. Ein Dot-Blot-Assay zeigte eine vermehrte Produktion von CCL2, CCL5und TNFalpha durch AM nach Stimulation mit 5-HT (10-5 M). Diese Daten zeigen dasVorkommen funktioneller 5-HT2C-Rezeptoren auf AM und implizieren, dass 5-HT ein neuidentifizierter Modulator der AM-Funktion ist. Da der serotonerge Effekt ausschließlich überden 5-HT2C-Rezeptor vermittelt wird, ergibt sich das Potenzial einer selektiven Intervention.Weiterführend wurden das Inventar an nAChR von frisch isolierten AM der Maus und Ratteund die durch Nikotin hervorgerufenen zellulären Effekte untersucht. In der Ratte ergabensich positive RT-PCR-Befunde für die nAChR-Untereinheiten alpha3, alpha5, alpha9, alpha10, beta1 und beta2,mit konstanter Expression der Untereinheiten alpha9, alpha10, beta1 und beta2. Maus-AM zeigtenExpression der nAChR-Untereinheiten alph9, alph10, beta1 und beta4. Es ist hervorzuheben, dassmRNA der alph7-Untereinheit, welche für die anti-inflammatorische Wirkung von Nikotin aufMakrophagen anderer Organe als der Lunge verantwortlich gemacht wird, nicht nachweisbarwar. Die RT-PCR-Befunde wurden durch Immunhistochemie an lavagierten Ratten-AM undGewebeschnitten der Lunge sowie durch Western blot gestützt. Weder Maus- noch Ratten-AM reagierten auf Nikotin mit einer direkten Änderung der [Ca2+]i, aber sowohl der 5-HT- alsauch der ATP-induzierte [Ca2+]i-Anstieg wurde durch eine vorherige (2 min) Gabe vonNikotin (10-4 M) signifikant abgeschwächt. Dieser Nikotineffekt wurde in der Ratte weiteranalysiert. Er war unabhängig von extrazellulärem Kalzium und ließ sich durch alpha-Bungarotoxin hemmen. Diese Befunde zeigen, dass AM mit modulierend wirkenden nAChRausgestattet sind, deren Eigenschaften sich von den ionotropen nAChR des Nervensystemsunterschieden, die dort die cholinerge synaptische Übertragung vermitteln. In AM dämpft ihreStimulation die ATP-induzierte Freisetzung von Kalzium aus intrazellulären Speichern. Dievorliegende Arbeit identifiziert somit den ersten akuten rezeptorvermittelten nikotinischenEffekt auf AM.Zusammenfassend sind sowohl 5-HT - ein biogenes Amin, das von aktivierten Thrombozytenfreigesetzt wird als auch nAChR - eine Rezeptorklasse, die anti-inflammatorischeMechanismen vermitteln kann an der parakrinen Modulation von AM beteiligt. Serotoninstimuliert AM über 5-HT2C-Rezeptoren, während nAChR über Signalwege, die sich vondenen aus dem Nervensystem bekannten unterscheiden, einen inhibitorischen Einfluss aufserotonerge und purinerge AM-Aktivierung ausübt. Diese Daten sollten bei derpharmakologischen Modulation cholinerger Transmission und des 5-HT-Metabolismusberücksichtigt werden und könnten zugleich eine Möglichkeit der Modulation der AMAktivitätin vivo bieten. | de_DE |
| dc.language.iso | en | de_DE |
| dc.rights | In Copyright | * |
| dc.rights.uri | http://rightsstatements.org/page/InC/1.0/ | * |
| dc.subject.ddc | ddc:610 | de_DE |
| dc.title | Expression and role of serotonergic and nicotinic acetylcholine receptors in alveolar macrophages | en |
| dc.type | doctoralThesis | de_DE |
| dcterms.dateAccepted | 2010-04-27 | |
| local.affiliation | FB 11 - Medizin | de_DE |
| thesis.level | thesis.doctoral | de_DE |
| local.opus.id | 7661 | |
| local.opus.institute | Institut für Anatomie und Zellbiologie | de_DE |
| local.opus.fachgebiet | Medizin | de_DE |
| local.source.freetext | Giessen : VVB Laufersweiler | de_DE |
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