Expression der Eisenstoffwechselproteine Divalent-Metal-Transporter-1, Ferroportin-1, HFE und Transferrinrezeptor-1 humaner Dendritischer Zellen

Abstract

Dendritische Zellen sind essentieller Bestandteil des Immunsystems. Sie liegen zum Beispiel als Langerhanszellen in Haut und Schleimhaut vor. Eine Aufgabe der Dendritischen Zellen ist die Antigenpräsentation und Stimulation von T-Zellen. Dabei spielen sie nicht nur in der Abwehr pathogener Keime eine Rolle, auch in der Tumorzellkontrolle und im Rahmen anderer Erkrankungen kommt Dendritischen Zellen eine wichtige Bedeutung zu. Differenzierung, Ausreifung und Wanderung Dendritischer Zellen unterliegen dabei einer strengen Regulation. Eisen wird als Spurenelement von den Zellen zur regelrechten Funktion benötigt. Einflussnahme auf den Eisenhaushalt wird als Therapieoption zum Beispiel bei Tuberkulose diskutiert. Jüngst wurde gezeigt, dass Dendritische Zellen unter Eisenmangelbedingungen in ihrer Funktion gestört sind. Mit dieser Arbeit wurden auf RNA- und Proteinebene die Expression der bekannten Eisenstoffwechselproteine DMT1 (Divalent-Metal-Transporter-1), Fp1 (Ferroportin-1), HFE und TfR1 (Transferrinreceptor-1) in Dendritischen Zellen untersucht. Neben der generellen Expression galt besonderes Interesse den Veränderungen während der Reifung Dendritischer Zellen. Mit Hilfe einer CD14+-Sortierung wurden sehr reine Kulturen Dendritischer Zellen erzeugt. Die Stimulation mit LPS führte erfolgreich zur Ausreifung dieser Zellen. Dendritische Zellen zeigen deutliche Genexpression der in den Eisenstoffwechsel involvierten Proteine DMT1, Fp1 , HFE und TfR1. Dabei sind im Vergleich zum Dünndarm TfR1 und DMT1 stark, Fp1 schwach exprimiert. Während der Reifung konnten sowohl auf mRNA-Ebene als auch an der Zelloberfläche typische Veränderungen, welche auf eine vermehrte Eisenaufnahme schließen lassen, beobachtet werden. So ist vermehrt TfR1-mRNA in reifenden Dendritischen Zellen detektierbar. Dies zeigt sich auch an der Zelloberfläche mit einer vermehrten Expression des Proteins, wobei keine posttranskriptionellen Mechanismen beobachtet werden konnten. Die Genexpression von Ferroportin-1 dagegen wird unter dem LPS-Stimulus deutlich reduziert. So scheint die Abgabe von Eisen aus der Zelle gedrosselt zu werden. Dendritische Zellen exprimieren die bekannten Proteine der Eisenhomöostase. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die immunologisch wichtige Reifung mit vermehrter Eisenaufnahme verbunden ist.

Dendritic cells are an essential part of the immune system. They function as antigen presenting cells. Their importance lies not only in their micro-organism blocking ability but also their tumour and other disease cell control. Differentiation, maturation and migration of dendritic cells thereby, are subject to strict regulation. Cells need iron as a trace element. Influencing the iron metabolism is discussed as a therapeutic option for treating diseases like tuberculosis. It has been shown that iron depletion inhibits the maturation of dendritic cells. In this work, the expression of the iron-related proteins DMT1 (divalent metal transporter-1). Fp1 (Ferroportin-1), HFE and TfR1 (transferrinreceptor-1) in dendritic cells was studied; both on a rna-level and partly in protein expression. Among the general expression, the changes during the maturation of dendritic cells were observed. Highly enriched dendritic cell populations were obtained through CD14+ sorting. Maturation was achieved using LPS-stimulus. Dendritic cells show high detectable rna-levels of the iron-related proteins DMT1, Fp1, HFE and TfR1. When compared in the small intestine, DMT1 and TfR1 genes are strongly expressed whereas Fp1 only shows a weak gene expression. During maturation, typical changes, which go along with enhanced iron absorption, could be observed both in rna-levels as well as in surface protein expression. TfR1 rna-levels rose during maturation and on the cell surface, the TfR1 protein expression was amplified. There were no post-translational mechanisms observed. Gene expression of Fp1 was reduced during dendritic cell maturation. Dendritic cells show easily detectable gene levels of the known iron-related proteins. Results indicate that the maturation of dendritic cells coincides with enhanced iron absorption into the cells.