Molekulare Wirkmechanismen des Zytokins Makrophagen-Migrations-Inhibitions-Faktor bei der Interaktion testikulärer Zellen - Rodewald, Miriam Elisabeth geb. Wiegand; Justus Liebig University Giessen (My University, 2005)
Der Makrophagen-Migrations-Inhibitions-Faktor wurde erstmals 1966 als ein pro-inflammatorisches Zytokin beschrieben, welches von aktivierten T-Zellen sezerniert wird. In den letzten zehn Jahren wurden zahlreiche neue biologische Eigenschaften von MIF entdeckt, wie z.B. eine Rolle in der Tumorgenese und regulatorische Wirkungen in endokrinen Geweben. Trotz dieser fortschreitenden Erkenntnisse sind die molekularen Wirkmechanismen dieses Zytokins jedoch bis heute nur sehr wenig verstanden. Im Hoden wird MIF von den Leydig-Zellen exprimiert und löst in Peritubulärzellen (PTC) eine Erhöhung der intrazellulären Calciumkonzentration aus. Ziel dieser Arbeit war es, die Signaltransduktionsmechanismen, welche MIF in PTC aktiviert, näher zu charakterisieren. Mittels cDNA-Array konnte nach MIF-Stimulation der PTC eine differentielle Genexpression von mindestens 26 Genen festgestellt werden. So zeigten Gene des MAP-Kinase-Weges eine erhöhte Expression, während Elemente des Proteinkinase A-Signalweges herunterreguliert wurden. Die Signaltransduktion von MIF über den PKA-Signalweg konnte ausgeschlossen werden, da neben der inhibitorischen Wirkung auf Schlüsselenzyme des PKA-Weges auch kein Einfluß von MIF auf die cAMP-Konzentration dokumentiert werden konnte. Zur Überprüfung einer MAP-Kinase-Aktivierung wurden mit Reportergen-Assays die Transkriptionsfaktoren AP1 und Elk-1, beide mögliche Zielproteine der MAP-Kinase, untersucht. Hier konnte eine Aktivierung durch MIF ausgeschlossen werden. Auch Proliferationsstudien ergaben, dass MIF die Wachstumsrate der PTC nicht steigert und somit eine MAP-Kinase-Aktivierung trotz Erhöhung der Genexpression dieser Faktoren unwahrscheinlich ist. Vermutlich werden andere Reaktionen der PTC über die MAP-Kinase reguliert. Eine Aktivierung der Proteinkinase Cb (PKCb) durch MIF konnte in transfizierten PTC gezeigt werden. Nach MIF-Stimulation wurde die für die Aktivierung essentielle Translokation der PKCb mittels eines PKCb-Green-Fluorescent-Protein-Konstruktes aus dem Zytoplasma an die Plasmamembran beobachtet. Zusammenfassend kann davon ausgegangen werden, daß MIF in den Peritubulärzellen die Phospholipase C aktiviert, welche dann über IP3 und DAG eine Aktivierung der PKC bewirkt. Die Untersuchung der Phospholipase C-Aktivierung und die Charakterisierung von Zielproteinen der PKC bleiben Ziel zukünftiger Studien. Die im Rahmen der vorliegenden Arbeit erhobenen Ergebnisse können dazu beitragen, die molekularen Wirkmechanismen von MIF im Hoden besser zu definieren, um Erkenntnisse über mögliche Therapieansätze bei testikulären Erkrankungen, in denen MIF eine Rolle spielt, zu gewinnen.

Macrophage migration inhibitory factor (MIF) was first described in 1966 as a pro-inflammatory cytokine secreted by activated T-lymphocytes. Lately, new biological roles have been described for MIF, as for example a role in tumor growth and endocrine systems. Despite these progresses, still little is known about the molecular mechanism of MIF action on target cells. In the testis, MIF is expressed in Leydig cells and increases the intracellular calcium concentration in peritubular cells (PTC). The aim of this study was to further characterize the signal transduction pathway that MIF is eliciting in PTC. Using cDNA-arrays, differential gene expression of at least 26 genes was found after MIF stimulation in PTC. Expression was up-regulated in genes of the MAP-kinase pathway, whereas down-regulation was noticed in those of the proteinkinase A (PKA) pathway. Measurement of the intracellular cAMP concentration did not show any increase after MIF stimulation, therefore activation of the PKA-pathway could be excluded. Studies on the transcription factors AP1 and ELK-1, both potential targets of the MAP-Kinase pathway, did not show any activation of these factors. Also, MIF did not show an effect on cell proliferation in PTC, which makes a MAP-kinase activation unlikely. Possibly, other PTC reactions are regulated by the MAP-kinases. Transfection studies showed activation of the protein kinase Cb (PKCb). MIF stimulation led to the translocation of a PKCb-green-fluorescent-protein from the cytoplasm to the cell membrane. This translocation is an essential step in PKC activation. In conclusion, MIF seems to activate phospholipase C in PTC which leads to activation of the PKCb through IP3 and DAG. In the future, studies on phospholipase C activation and possible target proteins of the PKCb should be done. The results of this study should help to define the molecular effects of MIF in the testis and to find therapies for testicular diseases in which MIF is involved.
Molecular mechanisms of macrophage migration inhibitory factor on testicular peritubular cells
Keywords: MIF; Peritubulärzellen; Proteinkinase C; Makrophagen-Migrations-Inhibitions-Faktor; macrophage migration inhibitory factor; peritubular cells; MIF; proteinkinase C; ddc:610