Die Rolle der MAPKAP Kinase 2 bei der Experimentellen Autoimmunen Enzephalomyelitis

Abstract

Die Experimentelle Autoimmune Enzephalomyelitis (EAE) ist eine entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems, die als Tiermodell der Muliplen Sklerose (MS) anerkannt ist. Die Myelin-Oligodendrozyten-Glykoprotein-induzierte EAE spiegelt die essentiellen Merkmale der humanen MS wider: chronischer, relapsierender klinischer Verlauf, pathophysiologisches Trias aus Inflammation, reaktiver Gliose und der Bildung demyelinisierter Stellen, die sich topographisch ebenso wie die der humanen MS manifestieren. Die Mitogen-aktivierten Proteinkinase aktivierten- Proteinkinase 2 (MAPKAPK2 oder kurz MK2) spielt eine wichtige Rolle bei Entzündungsreaktionen und wurde in dieser Arbeit bei der EAE untersucht. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass MK2 den Verlauf einer EAE beeinflusst. Neben einem schwereren klinischen Verlauf in MK2 knockout (MK2-/-) Mäusen wurde eine erhöhte Zahl an Leukozyten im zentralen Nervensystem von MK2-/- Mäusen im Vergleich zu Wildtyp (WT) Kontrolltieren gefunden. Anschließende Analysen zur Charakteristik der Integrität der Blut-Hirn-Schranke und der Entzündungsreaktion ergaben, dass das Adhäsionsverbindungsprotein & #946;-Catenin verstärkt bei MK2-/- Mäusen im Vergleich zu WT exprimiert, und die Konzentration des Entzündungsmediators Tumor-Nekrose-Faktor (TNF) α bei MK2-/- Tieren im Serum im Vergleich zu WT vermindert war, was einen milderen Verlauf der Erkrankung bewirken sollte. Untersuchungen zum TNF Rezeptor 1 Signalweg ergaben, dass an Tag 8 nach der Immunisierung mehr mRNA des Transkriptionsfaktors NFκB in Leukozyten aus der Milz von MK2-/- Tieren exprimiert war. Außerdem war der Apoptoseinhibitor cFLIP an Tag 24 nach EAE-Induktion verstärkt exprimiert. Beide Marker lassen auf eine gesteigerte Aktivierung MK2-defizienter Leukozyten schließen. Da MK2 die Biosynthese von TNFα reguliert, könnte der durch den MK2-knockout bedingte Mangel des Entzündungsmediators den Verlauf der EAE, durch eine veränderte Signaltransduktionskaskade des TNF Rezeptor 1, und somit verändertes Apoptoseverhalten autoreaktiver Zellen im ZNS beeinflussen. Vergleichende Studien zur Bindungscharakteristik von murinen Leukozyten an humanen Endothelzellen aus der Blut-Hirn-Schranke machten deutlich, dass MK2 eine entscheidende Rolle bei der Adhäsion spielt. Während CD3- und CD14- positive Zellen, die aus der Milz von WT isoliert wurden, nach Stimulation verstärkt an Endothelzellen banden, blieb die Adhäsion von Leukozyten aus MK2-/- Mäusen nach Stimulation unbeeinflusst. Darüber hinaus zeigten in vitro Studien mit monozytären U937 Zellen, dass MK2 vermutlich bei der Expression des Adhäsionsmoleküls VLA-4 eine Rolle spielt, jedoch nicht der Hauptregulator des Proteins zu sein scheint. Die Ergebnisse der Studien machen deutlich, dass MK2 eine zentrale Rolle bei Inflammation aufgrund unterschiedlicher Faktoren spielt. The experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) is an inflammatory disease of the central nervous system and widely accepted as an animal model for human multiple sclerosis (MS). The characteristics of MS are reflected by Myelin-Oligodendrocyte-Glycoprotein (MOG)-induced EAE: the chronic, relapsing clinical course of the disease, and the pathophysiological triad of inflammation, reactive gliosis, and formation of demyelinating plaques with a topographical distribution similar to that in human MS. The role of the mitogen-activated protein kinase-activated protein kinase 2 (MAPKAPK2; short MK2) is important in inflammation. In this study the role of the MK2 was investigated in EAE. The results showed a contribution of MK2 in EAE. MK2 knockout (MK2-/-) mice showed signs of more severe disease correlating with an increased number of leukocytes in the central nervous system compared to wildtype (WT) control. The subsequent analysis of the integrety of the blood-brain-barrier as well as the analysis of inflammation demonstrated that one protein of adherens junction, the & #946;-catenin, was increased in MK2-/- mice. Moreover, the concentration of the inflammation mediator tumor necrosis factor (TNF) α was decreased in serum of MK2-/- mice compared to WT controls, indicating a milder course of the disease. The investigation of the TNF receptor 1 signalling demonstrated an increased expression of NFκB mRNA in leukocytes isolated from spleen from MK2-/- mice at day 8 after immunization. In addition, the inhibitor of apoptosis cFLIP was increased at day 24 after EAE-induction in MK2-/- animals. Both, the marker NFκB and cFLIP indicate an increased activation of MK2-deficient leukocytes. Because of the regulatory function of the MK2 in the biosynthesis of TNFα the MK2 is involved in the disease course. The reduced level of TNFα in knockout mice might change the TNF receptor 1 signalling and therefore alter the characteristics of apoptosis in autoreactive cells in the CNS. Moreover, comperative studies about the binding of leukocytes indicate the importance of the MK2. CD3 positive as well as CD14 positive cells isolated from WT animals showed an increased binding to endothelial cells after stimulation whereas the adhesion of MK2-deficient leukoctyes was unaffected by stimulation. Furthermore, in vitro studies using the U937 monocytic cell line indicated an involvement of MK2 in the expression of the adhesion molecule VLA-4. However, MK2 seems to be involved in the regulation but is not the main regulator of VLA-4. These results suggest a central role of MK2 in inflammation.