DJ-1 sensitivity and functional role of Na +/H + exchanger 1 (NHE1) activity in T lymphocytes

Abstract

Na+/H+ Austauscher 1 (NHE1) sind fundamental entscheidend bei der Erhaltung der zytosolischen pH-Homöostase sowie bei der Regulation des Zellvolumens in einer Reihe von Zellen, einschließlich der CD4+ T-Zellen. Die Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) wird von einer Aktivierung des NHE1 begleitet. Die ROS-Bildung in CD4+ T-Zellen spielt eine entscheidende Rolle in der Regulierung der inflammatorischen Antwort. Potentiell involviert ist das Parkinson-assoziierte Gen DJ-1/Park7, ein Redox-sensitives Chaperone-Protein, das einer Oxidation entgegenwirkt und vermutlich zur Kontrolle der oxidativen Stressreaktion und dadurch der Inflammation beiträgt. Eine Deletion des DJ-1 Gens verstärkt die Progression der Parkinson-Krankheit vermutlich durch eine Erhöhung des oxidativen Stresses. In dieser Arbeit wurden Studien durchgeführt, um herauszufinden, ob DJ-1 in CD4+ T-Zellen exprimiert wird und die ROS-Produktion sowie NHE1 in diesen Zellen beeinflusst. Weiterhin wurden DJ-1- und NHE1-Transkripte und Proteinlevels durch qRT-PCR und Immunoblotting jeweils quantifiziert, der intrazelluläre pH (pHi) mittels bis-(2-carboxyethyl)-5-(and-6)-Carboxy fluorescein (BCECF)-Floureszenz, die NHE-Aktivität von der Erholung nach Entfernung von Natrium gefolgt von einer Aktivierung durch ein Ammonium-Puls, und die ROS-Produktion mittels 2’,7’–Dichloro fluorescindiacetat (DCFDA)-Floureszenz gemessen. Die Immunoblot-Daten deuten darauf hin, dass das reichlich DJ-1-Protein in CD4+ T-Zellen gefunden wurde. Die ROS-Bildung, NHE1 Transkript-Level, NHE1-Protein und NHE-Aktivität waren höher in CD4+ T-Zellen von DJ-1-defizienten Mäusen als in denen von Wildtyp-Mäusen. Das Antioxidans N-Acetylcystein (NAC) und der Protein-Tyrosin-Kinase (PTK)-Inhibitor Staurosporin verringerten die NHE-Aktivität in DJ-1-deficienten CD4+ T-Zellen und dämpften den Unterschied zwischen DJ-1-/- und DJ-1+/+ CD4+ T-Zellen, eine Beobachtung, die auf eine Rolle von ROS in der Hochregulation von NHE1 in DJ-1-/- CD4+ T-Zellen hindeutet. Zusammen weisen die Ergebnisse darauf hin, dass DJ-1 ein mächtiger Regulator der ROS-Produktion sowie der NHE1-Expression und -Aktivität in CD4+ T-Zellen ist. Weitere Studien wurden durchgeführt, um die Frage zu klären, ob die Entwicklung und Funktion der CD4+ T-Zell-Subtypen oder T-Helferzellen (Th) wie Th1, Th2, Th9, Th17 auch durch NHE1 geregelt werden oder nicht, wir maßen die NHE1-Aktivität in diesen Zelltypen. Th-Zellen-Subtypen wurden mittels Durchflusszytometrie und intrazellulärem pH mittels BCECF-AM-Färbung charakterisiert. Die NHE1-Aktivität wurde mittels der Ammonium-Puls-Technik abgeschätzt. Überraschenderweise hatten Th9-Zellen ein signifikant höheres intrazelluläres pH und NHE1-Aktivität verglichen zu anderen Th-Zellen (Th1/Th2/Th17) und iTregs. Effect of DJ-1 on Na+/H+ exchanger 1 (NHE1) activity in CD4+ T cells and role of NHE1 in T helper cells 9 NHE1-Transkripte und -Proteinexpression waren signifikant höher in Th9-Zells als in anderen Th-Zell-Subtypen. Eine Inhibition von NHE1 durch NHE1-siRNA in Th9-Zellen regulierte die IL-9-Produktion herunter. Die funktionelle NHE1-Aktivität als auch -Entwicklung und IL-9-Produktion von Th9-Zellen wurden darüber hinaus durch eine pharmakologische Inhibition der Proteinkinase Akt1/Akt2 beeinträchtigt. Unsere Ergebnisse zeigen, dass das Akt1/Akt2-sensitive NHE1 ein wichtiger physiologischer Regulator der Th9-Zell-Differenzierung und -Funktion sein könnte. Daher hebt diese Arbeit die neue Rolle des DJ-1-Proteins in der Regulierung von NHE1 in Immun-CD4+-T-Helferzellen hervor, und dass NHE1 die Entwicklung und Funktion der Th9-Zellen regulieren könnte.