Expression der Chemokin-Rezeptoren CXCR-3 und CXCR-4 auf autoreaktiven T-Zellen bei der Multiplen Sklerose

Abstract

Die Multiple Sklerose (MS) ist eine chronisch-entzündliche, demyelinisierende und neurogenerative Erkrankung des Zentralen Nervensystems. In der Pathogenese der MS kommt autoreaktiven T-Zellen, die sich gegen körper-eigenes Myelin richten, sehr wahrscheinlich die entscheidende Rolle zu. Chemokine sind Überträgerstoffe, die über Bindung an spezifische Rezeptoren viele verschiedene Effekte bei immunologischen Prozessen vermitteln. Während durch eine Reihe von Untersuchungen bereits gezeigt werden konnte, dass der Chemokin-Rezeptor CXCR-3 wohl eine wichtige Rolle in der Pathogenese der MS spielt, sind bislang keine Ergebnisse über eine Beteiligung des Chemokin-Rezeptors CXCR-4 an den entzündlichen Vorgängen bei der MS veröffentlicht worden. In dieser Arbeit wurden periphere mononukleäre Zellen (PBMC) von MS-Patienten und gesunden Kontrollpersonen mit MOG-(Poly)peptiden (MOG = Myelin Oligodendrocyte Glycoprotein), d.h. autoantigenen Bestandteilen des Myelin, stimuliert. Anschließend wurde die Expression von CXCR-3 und CXCR-4 gemessen. Bestimmt wurde die Expression der PBMC auf RNA-Ebene durch TaqMan-PCR (Polymerase-Kettenreaktion) und auf Rezeptorebene an der Zelloberfläche von Lymphozyten anhand von FACS-Untersuchungen (Durch-flußzytometrie). Die Stimulation mit MOG-Polypeptiden führte zu einer deutlichen Hoch-regulation von CXCR-3 auf RNA-Ebene und zu einer schwächeren Hoch-regulation auf Rezeptorebene. Dieses Ergebnis untermauert, dass CXCR-3 wahrscheinlich eine wichtige Rolle in der Pathogenese der MS spielt. Anhand der Ergebnisse konnte ein mögliches Modell der MS-Pathogenese entworfen werden. Zwischen dem Patientenkollektiv und der Kontrollgruppe gab es bis auf eine Ausnahme keine Unterschiede in der Expression von CXCR-3. Bei CXCR-4 führte die Stimulation der PBMC mit MOG-Polypeptiden auf RNA-Ebene zu einer deutlichen Hochregulation, nach Stimulation mit dem Mitogen PHA jedoch interessanterweise zu einer signifikanten Herunterregulation. In den FACS-Untersuchungen war nach Stimulation mit MOG-Polypeptiden praktisch kein Effekt zu sehen. PHA führte wiederum zu einer Herunter-regulation von CXCR-4. Diese Unterschiede sind möglicherweise dadurch zu erklären, dass MOG-Antigene CXCR-4 zwar induzieren können, die Rezeptoren jedoch im Zellinneren verbleiben. Ein anderer Erklärungsansatz ist, dass die Stimulation mit MOG-Polypeptiden die Expression von CXCR-4 in Makro-phagen induziert, während die Expression in der Lymphozytenpopulation gehemmt wird. Zwischen dem Patientenkollektiv und den gesunden Kontrollen waren, bis auf eine Ausnahme, fast keine Unterschiede feststellbar. Die Ergebnisse dieser Arbeit deuten darauf hin, dass sowohl CXCR-3 als auch CXCR-4 wichtige Mediatoren in der Pathogenese der MS sein könnten. Dies gilt es in zukünftigen Forschungsarbeiten weiter zu ergründen.

Multiple sclerosis (MS) is a chronic inflammatory, demyelinating and neurodegenerative disease of the central nervous system. With reference to numerous published data it is highly probable that auto-reactive T-cells responding to myelin proteins are the crucial factor in the pathogenesis of MS. Chemokines are cytokines that mediate a large variety of effects in immunological processes via specific receptors. Whereas other research groups had already been able to produce evidence for the involvement of CXCR-3 in the pathogenesis of MS, there have not been any published results on the role of CXCR-4 in the development of the disease thus far. For the experiments of this dissertation peripheral blood mononuclear cells taken from MS-patients as well as from healthy donors were stimulated with MOG-(poly)-peptides (MOG = myelin oligodendrocyte glycoprotein), i.e. auto-antigenous glycoproteins of the myelin sheath. Thereafter the expression of the PBMCs for CXCR-3 und CXCR-4 was measured on RNA level by TaqMan-PCR (polymerase chain reaction) and on receptor level on the cell surface of lymphocytes by FACS-analysis (fluorescence-activated cell sorter). The stimulation with MOG-polypeptides induced a marked up-regulation of CXCR-3 on RNA level and a slighter up-regulation on receptor level. This result confirms that CXCR-3 is very likely to play an important role in the inflammatory processes causing. On the basis of the new results presented in this dissertation together with the findings of previous publications a new interesting hypothesis on the pathogenesis of MS could be formed. No differences in the expression of CXCR-3 could be found between MS-patients and healthy donors.. The expression of CXCR-4, in comparison, showed a marked up-regulation on RNA level after stimulation with MOG-polypeptides, a significant down-regulation, however, after stimulation with the mitogen PHA. After the stimulation with MOG-polypeptides there was hardly any change noticeable in the FACS-analysis. PHA on the other hand induced a distinct down-regulation again. One possible explanations for these differences in expression could be that MOG antigens are capable of inducing CXCR-4, the receptors, however, remain inside the cells. The other explanation is that the stimulation with MOG-polypeptides only induces the expression of CXCR-4 in macrophages, whereas the expression of CXCR-4 in lymphocytes at the same time becomes suppressed. For CXCR-4 there was also no difference between MS-patients and healthy donors detectable. The results presented in this dissertation are able to provide new evidence for both CXCR-3 but also CXCR-4 to play important roles as mediators in the pathogenesis of MS. The questions that still remain open concerning these highly complex interactions are to be answered in further investigations.