Der Einfluss des CysLT1 Liganden Leukotrien D4 auf Adhäsion und Proliferation CD34+ hämatopoetischer Progenitorzellen

Abstract

Die Fähigkeit der Stammzellen das Knochenmark zu verlassen und es anschließend zielgerichtet wiederzubesiedeln, zu proliferieren und somit die Hämatopoese wiederherzustellen stellt die Voraussetzung einer erfolgreichen Transplantation dar. Im Gegensatz zu der bereits bekannten Rolle die hierbei Proteine und Peptide spielen, ist die Funktion von Lipidmediatoren noch nicht vollständig geklärt.

Insbesondere CysLT1, ein G-Protein gekoppelter Rezeptor wird von hämatopoetischen Progenitorzellen exprimiert. Um die Wirkung der Cysteinyl-Leukotriene zu untersuchen wurde der CysLT1-Rezeptor mit verschiedenen Liganden (LTD4, LTE4 und LTC4) stimuliert. LTD4 stellte sich als CysLT1-Ligand mit dem stärksten Effekt heraus. Der Effekt der anderen CysLT1-Liganden war sehr gering (LTC4), bzw. nicht vorhanden (LTE4).

Die durch Leukotrien induzierte Adhäsion hämatopoetischer Stammzellen konnte in anschließenden Versuchen inhibiert werden. Durch Inhibition der Adhäsion mittels dem Tyrosinkinaseinhibitior Genistein konnte die mögliche Beteiligung der Proteinkinase gezeigt werden, wobei hier ein unspezifischer Effekt nicht eindeutig ausgeschlossen werden kann. Verschiedene CysLT1-Rezeptorantagonisten, wie Ly171883 oder MK-571 demonstrierten die Beteiligung des CysLT1-Rezeptors bei der LTD4 induzierten Adhäsion hämatopoetischer Stammzellen. Außerdem konnte durch PD98059 die Beteiligung des MEK/ERK/MAPK Signalwegs an der CysLT1 Signaltransduktion gezeigt werde.

In serumfreiem, mit hämatopoetischen Zytokinen angereichertem Medium konnte gezeigt werden, dass LTD4 die Proliferation CD34+ hämatopoetischer Zellen, abhängig von der Konzentration deutlich steigert. Auch hier zeigten LTC4 und LTE4 eine wesentlich geringere Wirkung.

Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass nicht nur Peptide wie Zytokine und Chemokine, sondern auch Lipidmediatoren, wie zum Beispiel die Leukotriene und somit der von CD34+ HPC exprimierte CysLT1 Rezeptor, sowohl bei der Adhäsion als auch bei der Proliferation hämatopoetischer Stammzellen eine wichtig Rolle spielen.

Stemcells can be mobilized from the bone marrow parenchym to the circulation and home to the bone marrow again to rebuild hemopoietic system . This fact is a precondition to successful bone marrow transplantation. In contrast to the well know role of proteins and peptides, the role of lipid mediators such as leukotrienes has remained elusive.

Cysteinyl leukotrienes represent lipid mediators which elicit many of their effects through G protein-coupled receptors. Particularly CysLT1, recognizing inflammatory mediators of the cysteinyl leukotriene family, is highly expressed in CD34+ hematopoietic progenitor cells. Therefore, the effects of its ligands on human CD34+ hematopoietic progenitor cells was analyzed. The most potent CysLT1 ligand, LTD4, rapidly and significantly up-regulated adhesion of HPC. The effects of other CysLT1 ligands were weak (LTC4) or absent (LTE4).

LTD4-triggered adhesion was inhibited by specific CysLT1 antagonists. Inhibiting adhesion with tyrosine kinase inhibitor Genistein showed a potential involvement of protein kinase, although a nonspecific effect cannot be excluded definitely. Several CysLT1 receptor antagonists, such as Ly171883 or MK-571 demonstrated the involvement of the CysLT1 receptor in LTD4 induced adhesion of hemopoietic stem cells. Furthermore the involvement of MEK/ERK/MAPK pathway in CysLT1 signaling pathway was shown by PD98059.

In serum-free liquid cultures, supplemented with various hematopoietic cytokine, only LTD4 significantly augmented the expansion of hematopoietic progenitor cells in a dose-dependent manner. LTC4 and LTE4 were less effective.

The results suggest that not only peptides such as cytokines and chemokines, but also lipid mediators such as leukotrienes and therefore cysteinyl leukotrienes, especially the CysLT1-receptor, may contribute to adhesion and proliferation of hematopietic progenitor cells.