Funktionelle Untersuchungen zur Rolle der Aspartatprotease Cathepsin E in Erythrozyten

Abstract

Ziel dieser Arbeit war es, die Aktivierung der Aspartatprotease Cathepsin E in Erythrozyten bei der Erythrophagozytose zu untersuchen. Damit konnte die erste physiologische Aktivierung in einem Zellmodell gezeigt werden. Dazu wurden murine Makrophagen aus Knochenmarksvorläuferzellen in vitro kultiviert, Erythrozyten isoliert, mit CFSE gefärbt, mit IgG opsoniert und durch die Makrophagen phagozytiert. Die Erythrophagozytose wurde mittels FACS- und Westernblot-Analyse detektiert. Durch die Verwendung eines Knock-out Mausmodells sollte die Aktivierung der inaktiven Proform von Cathepsin E in Erythrozyten mit dem Wildtyp-Phänotyp verglichen und die quantitative Beteiligung der Protease beim Katabolismus phagozytierter Erythrozyten belegt werden. Die bei diesem Prozess entstehenden Hämorphine wurden mittels ELISA im Serum von Cathepsin E profizienten und defizienten Mäusen bestimmt. Trotz leicht erhöhter Hämorphinkonzentrationen in WT-Tieren konnten signifikante Unterschiede bei der Kinetik des Hämoglobinabbaus oder den Hämorphinspiegeln gefunden werden. Des Weiteren wurde der Einfluss von Cathepsin E auf die Apoptose von Erythrozyten, der sog. Eryptose, untersucht. Hierzu wurden die typischen Merkmale der Eryptose wie verminderte Zellgröße, Calcium-Influx (Fluo3) und Phosphatidylserin-Exposition (Annexin V Bindung) bestimmt. Bei spontaner Blutabnahme konnten signifikante Unterschiede gefunden werden, die ein erhöhtes Alter bzw. eine erhöhte Eryptose der KO Erythrozyten widerspiegelten. Keine signifikanten Unterschiede wurden hingegen nach einer durch Energiedepletion induzierten Eryptose oder nach Behandlung der Erythrozyten durch osmotischen Schock und Ionomycin beobachtet. Neben der vermutlich besonderen immunologischen Relevanz von Cathepsin E bei Tumorerkrankungen, ist die physiologische Funktion von Cathepsin E in Erythrozyten bei der Erythrophagozytose und der anschließenden Prozessierung aller Erythrozytenbestandteile derzeit unklar. Das Vorliegen von Cathepsin E in Erythrozyten könnte direkt die Lebenszeit der Erythrozyten beeinflussen, Einfluss auf Makrophagen und damit die Initiatoren vieler Entzündungsreaktionen haben, ebenso aber auch Bedeutung für die stetig zunehmenden großen Volkskrankheiten wie Diabetes und Bluthochdruck besitzen. Dieses komplexe Zusammenspiel ist nur durch weitere Arbeiten auf diesem Gebiet zu entschlüsseln.