Regulation und Expression des antimikrobiellen Peptids Cathelicidin

Abstract

Das Fettgewebe spielt eine wichtige Rolle in der Regulation physiologischer und pathophysiologischer Immun- und Entzündungsprozesse des Körpers („Adipoflammation“ und „Metaflammation“). Adipozyten sind durch die Sekretion von Adipokinen/Zytokinen hormonell aktiv und fungieren unter anderem als Bestandteile des angeborenen Immunsystems. 2015 konnte erstmalig die Expression des antimikrobiellen Peptides cathelicidin antimicrobial peptide (CAMP) in Adipozyten und dessen Funktion bei der Infektabwehr nachgewiesen werden. Im Rahmen einer Entzündungsreaktion wirkt CAMP chemotaktisch auf Immunzellen und ist in der Lage, potenzielle Krankheitserreger unschädlich zu machen. Die Funktion und Regulation von CAMP in Adipozyten ist bislang weitgehend unbekannt und daher Gegenstand neuester Forschungsinitiativen. Ziel dieser Arbeit war es, die Regulation von adipozytärer CAMP-Expression in vitro anhand unterschiedlicher Stimulanzien, Hypothesen-basiert zu untersuchen. Darüber hinaus galt es, die in vitro gewonnenen Erkenntnisse am Mausmodell durch Quantifizierung der CAMP-Proteinkonzentration im murinen Serum und der CAMP-Expression im subkutanen Fettgewebe zu erweitern. Zudem sollte die humane Zelllinie der Simpson-Golabi-Behmel-Syndrom (SGBS) Adipozyten als neues Modell für die adipozytäre CAMP-Expression in vitro etabliert werden. Zur Untersuchung der Funktion und Regulation von CAMP in Adipozyten wurde der Einfluss der Toll-like-Rezeptoren (TLR) -2, -3, -7, -9 und des NOD-like (NOD)-Rezeptor 1 sowie von zellfreier DNA (cfDNA) auf die CAMP-Expression und -Sekretion in humanen und murinen Modellen analysiert. Die CAMP-Genexpression in murinen 3T3 L1-Adipozyten sowie humanen SGBS-Adipozyten unter Stimulation mit TLR- und NOD Agonisten sowie cfDNA wurde mittels reverse transcriptase realtime polymerase chain reaction (RT-PCR) quantifiziert. Die Serumkonzentrationen von CAMP in TLR-9-Knockout (KO)-Mäusen und C57BL/6J Wildtyp-Mäusen wurden mittels enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) ermittelt. Die CAMP- und TLR-9-Expression im subkutanen Fettgewebe von männlichen Wildtyp-Mäusen wurde per RT-PCR verifiziert. Dabei konnten folgende Ergebnisse erarbeitet werden: 1. Die CAMP-Genexpression in murinen Adipozyten wird durch Agonisten des TLR-7 induziert. 2. L-Mimosin reduziert die CAMP-Expression in murinen Adipozyten. 3. CfDNA reduziert signifikant die CAMP-Genexpression in murinen Adipozyten. 4. Adipozyten der SGBS-Zelllinie exprimieren CAMP und stellen ein geeignetes Zellkulturmodell für die Untersuchung der CAMP-Regulation in humanen Adipozyten dar. 5. Die CAMP-Genexpression steigt signifikant während der adipozytären Differenzierung von humanen SGBS-Zellen an. 6. Die TLR-9-Expression korreliert positiv mit der CAMP-Expression im murinen subkutanen Fettgewebe. 7. Männliche TLR-9-KO-Mäuse zeigen signifikant niedrigere CAMP-Protein konzentrationen im Serum als Wildtyp- Mäuse. Die dargestellten Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag zur erweiterten Kenntnis der adipozytären Regulation und Funktion des antimikrobiellen Peptids CAMP. Die erfolgreiche Etablierung des SGBS-Modells für Versuche mit CAMP ermöglicht es, die Regulation von CAMP auch in humanen Adipozyten in vitro zu untersuchen. Die Beeinflussung von CAMP durch Toll-like-Rezeptoren stellt eine wichtige Grundlage für weitergehende Studien und potenzielle Ansatzpunkte von translationaler Forschung dar, insbesondere hinsichtlich chronischer Inflammation sowie der antimikrobiellen Aktivität des Fettgewebes.