Regulation und Funktion lymphozytärer Ionenkanäle – CRAC und ORCC – in Proliferation und Apoptose

Abstract

Ionenkanäle regulieren eine große Anzahl zellulärer Funktionen. Eine Beteiligung bei der Antigenaktivierung, Proliferation und Apoptose ist nachgewiesen. Die Möglichkeit, via Blockade oder Aktivierung von Ionenkanälen in immunologische Prozesse einzugreifen, bietet neue therapeutische Ansätze. Ziel der Arbeit war es, in T-Zellen die Rolle von speicheroperierten Ca2+-Kanälen (CRAC) und Chloridkanälen bei der Lymphozytenaktivierung und beim Zelltod zu untersuchen. Im ersten Teil wurde am Modell von Bcl-2 überexpremierenden Jurkat der Mechanismus des CD95-induzierten CRAC-Blocks untersucht. Stimulation des CD95-Rezeptors blockiert CRAC-Kanäle in Lymphozyten und führt so zur Abschaltung der Lymphozytenaktivierung. Die durch Saure Sphingomyelinase freigesetzten Lipide Sphingosin und Ceramid induzieren auch einen Block des Ca2+-Einstromes. Die CRAC-Kanäle werden durch Depolarisation der Mitochondrienmembran blockiert. Durch den Zusammenbruch des DYm wird die Triebkraft der mitochondrialen Ca2+-Aufnahme zerstört und über negative Rückkopplungsmechanismen der CRAC-Kanal inaktiviert. Der CD95-induzierte Block des CRAC-Kanals bietet wichtige Ansatzpunkte für therapeutische Möglichkeiten wie für die gezielte Immunsuppression bei Transplantationen. Der zweite Teil befaßt sich mit auswärtsrektifizierenden Chloridkanälen (ORCC), die an der Regulation des Zellvolumens, der Zellteilung sowie der Apoptose in Lymphozyten beteiligt sind. Außerdem spielen sie eine wichtige pathophysiologische Rolle bei der Cystischen Fibrose (CF). Die Aktivierung von ORCC wird durch Tyrosinkinasen (p56lck) vermittelt. Dieser in CF Zellen ungestörte Aktivierungsmechanismus stellt somit eine Alternative zum klassischen Weg über Proteinkinase A dar, der bei CF defekt ist. Weiterhin steuert ORCC den lymphozytären Ca2+-Einstrom und somit Ca2+-abhängige Signale über das Plasmamembranpotential. pH-Regulation, strahleninduzierte Zellschwellung und Apoptose sind weiter Prozesse, mit welchen ORCC interferiert.

Ion channels regulate a variety of mechanisms. They are involved in T cell activation, proliferation and apoptosis. The possibility to interfere with immunological events via ion channels has an impact on therapeutic strategies. Aim of the present work was to investigate the role of store-operated Ca2+-channels (CRAC) and chloride channels in T cell activation and apoptosis. Using Bcl-2 overexpressing Jurkat cells the underlying mechanism for CD95-induced block of capacitive Ca2+-entry was determined. CD95 stimulation inhibits CRAC in lymphocytes and thereby lymphocyte activation. Sphingosine and ceramide, released by activation of acidic sphingomyelinase, leads to a block of CRAC. CD95 inhibits capacitive Ca2+-entry by breakdown of DYm, leading to reduced mitochondrial Ca2+-uptake and autoinhibition of CRAC. The block of Ca2+-channels via CD95 and suppression of Ca2+-dependent lymphocyte activation signals represents a novel therapeutic target, e. g. immune suppression in transplantations. Outwardly rectifying chloride channels (ORCC), which are involved in cell volume regulation, proliferation and apoptosis, were investigated in the second part. In addition, chloride channels play an important role in the pathophysiology of cystic fibrosis (CF). Activation of volume-sensitive chloride channels is mediated by the tyrosine kinase p56lck. This mechanism is still intact in CF T cells and may represent an alternative anion conductance pathway in CF T cells where proteinkinase A-mediated activation is lacking. Furthermore, ORCC is involved in capacitive Ca2+-entry and Ca2+-dependent T cell activation signals by interfering with the plasma membrane potential. pH regulation, radiation-induced cell swelling and apoptosis involve regulation of ORCC.