Untersuchungen zum Migrationsverhalten von T-Lymphozyten anhand der Expression von CXCR-4 und SDF-1 bei Ratten mit experimenteller autoimmuner Enzephalomyelitis

Abstract

Die Entstehung der Läsionen im zentralen Nervensystem (ZNS) bei der Multiplen Sklerose (MS) ist trotz intensiver Untersuchungen immer noch unvollständig verstanden. Die MS ist eine Autoimmunerkrankung, bei der autoreaktive T-Zellen, die gegen Myelinbestandteile des ZNS gerichtet sind, einen Entzündungsprozess induzieren, der zu einer sekundären Makrophagen-Rekrutierung mit daraus folgender Myelindestruktion führt. In Expressionsanalysen mit Affymetrix® Genarrays im Tiermodell der Multiplen Sklerose, der experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE), fand sich eine deutliche Heraufregulation des Chemokinrezeptors CXCR4 im Lymphknoten und im ZNS bei Ratten. Im Promotionsprojekt wurde die Expression und Bedeutung von CXCR4 und dessen Liganden CXCL12 (SDF1) genauer untersucht. Mittels drei technologischer Ansätze, der Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR), der Durchflusszytometrie und der magnetischen Zellseparation, wurde bei der EAE und Kontrollen untersucht, welche Zellen die entsprechenden Rezeptoren und Liganden exprimieren und wie die Expression beeinflusst werden kann. Untersucht wurde, inwiefern die unterschiedliche Suszeptibilität in Rattenstämmen mit unterschiedlichem genetischen Hintergrund mit der Expression von CXCR4 und seinem Liganden SDF1 korreliert. Im Besonderen wurde die Expression von CXCR4 und CXCL12 in verschiedenen Organsystemen (Lymphknoten, ZNS, Milz, Blut, Knochenmark, Rückenmark) untersucht. Nicht nur der Zusammenhang zwischen dem Erkrankungsgrad und der Stammzugehörigkeit der verwendeten Ratten wurde dargelegt, sondern auch die Auswirkung der verschiedenen Immunisierungen auf die Erkrankung in den einzelnen Stämmen. Als Ergebnis konnten differentielle Genexpressionsprofile für CXCR4 und CXCL12 in unterschiedlichen Organen und Zellpopulationen bei der EAE gefunden werden, die mit der Krankheitsempfänglichkeit korrelieren. Diese Ergebnisse bilden einen weiteren Hinweis darauf, welche Faktoren bei der MS von entscheidender Bedeutung sein könnten und eröffnen möglicherweise Angriffspunkte für neuartige therapeutische Interventionen.

Despite intensive research, the reason for development of lesions in the central nervous system (CNS) in Multiple Sclerosis (MS) is not entirely understood. Multiple Sclerosis is an autoimmune disease with autoreactive T-cells that target myelin constituents in the CNS. These T-cells induce an inflammatory process, causing a secondary recruitment of macrophages. The inflammatory process destroys the myelin, leading to clinical symptoms of MS.

In expression analyses with Affymetrix® Genarrays in the animal model of Multiple Sclerosis, Experimental Autoimmune Encephalomyelitis (EAE), a clear upregulation of the chemokine receptor CXCR4 in lymphocytes and in the CNS in rats, was found. From that discovery, the expression and significance of CXCR4 and its ligand, CXCL12 (SDF1), were scrutinized.

Cells of EAE animals and cells of control animals (with respective receptors and ligands) were examined using three technological approaches: Polymerase Chain Reaction (PCR), Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS) and Magnetic Cell Separation (MACS). Using these methods, ways to influence the expression of CXCR4 and its ligand were determined.

The research intended to reveal the correlation between EAE susceptibility in genetically different rat species and the expression of CXCR4 and CXCL12. The expression of CXCR4 and CXCL12 was examined in different organs and organ systems, including the lymphatics, CNS, spleen, blood, bone marrow, and spinal cord. As a result, gene expression profiles for CXCR4 and CXCL12 in different organs and cell populations in EAE could be established, correlating with the susceptibility of MS. Not only the coherence between the level of affection and the species affiliation was demonstrated, but also the effects of different immunizations on the disease in different species.

These results indicate further factors that could play a crucial role in the development of MS and possibly lead to novel therapeutic interventions.