Διερεύνηση της επίδρασης του ανοσολογικού τελεστή IFNγ στη βιολογία των νευρικών κυττάρων και της αλληλεπίδρασης των μεταγραφικών παραγόντων CIITA και KLF4 στη ρύθμιση της έκφρασης των γονιδίων του συμπλέγματος MHC class II
Authors: Ξαγαρά Αναστασία 
Published: September 2021

Τα τελευταία χρόνια αναδεικνύεται μια πολυεπίπεδη συνέργεια μεταξύ νευρικού και ανοσοποιητικού συστήματος. Η συνέργεια αυτή, πραγματοποιείται μέσω μηχανισμών, οι οποίοι δεν έχουν αποσαφηνιστεί πλήρως. Είναι γνωστό ότι όλες οι διαδικασίες, οι οποίες αποτελούν αναπόσπαστα στοιχεία της ενήλικης νευρογένεσης (πολλαπλασιασμός, διαφοροποίηση, κυτταρική μετανάστευση) επηρεάζονται από ανοσολογικούς τελεστές, όπως για παράδειγμα η ιντερφερόνη-γ (IFNγ). Ωστόσο ο τρόπος με τον οποίο τα δύο αυτά συστήματα αλληλεπιδρούν παραμένει ένα συναρπαστικό αναπάντητο ερώτημα. Στόχο της παρούσας διατριβής αποτέλεσε η μελέτη της επίδρασης της IFNγ, μιας πλειοτροπικής κυτταροκίνης του ανοσοποιητικού συστήματος, στη βιολογία νευρικών κυττάρων.Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης υπέδειξαν σαφή εμπλοκή της IFNγ, στις σημαντικές βιολογικές διεργασίες των νευρικών κυττάρων, τον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίηση. Χρησιμοποιώντας ένα παθοφυσιολογικό νευρικό κυτταρικό μοντέλο, κύτταρα ανθρώπινου νευροβλαστώματος, παρατηρήσαμε ότι η IFNγ επιδρά στον πολλαπλασιασμό των κυττάρων, καθυστερώντας τη διέλευσή τους απο τη φάση S του κυτταρικού κύκλου και παράλληλα προωθεί την εμφάνιση πρώιμων δεικτών νευρικής διαφοροποίησης. Η συνεχής παρουσία της, τροποποιεί το πρόγραμμα διαφοροποίησης που επάγεται από το ρετινοϊκό οξύ, (RA) και αλλάζει την απόκριση των κυττάρων στους νευροτροφικούς παράγοντες. Οι αλλαγές αυτές συνοδεύονται από την προοδευτική εμφάνιση, ενός νέου πληθυσμού κυττάρων που διαθέτει όλα τα χαρακτηριστικά του κυτταρικού πληθυσμού S του νευροβλαστώματος. Το νευροβλάστωμα χαρακτηρίζεται από κυτταρική ετερογένεια η οποία χρησιμοποιείται συστηματικά στην κλινική πρακτική για την κατηγοριοποίηση των σταδίων της νόσου. Συναντώνται τουλάχιστον τρείς διαφορετικοί τύποι κυττάρων, ένα από τα χαρακτηριστικά των οποίων είναι η ικανότητά τους να αλληλομετατρέπονται από τον ένα τύπο στον άλλο με μηχανισμούς που δεν είναι γνωστοί (δια- διαφοροποίηση). Βρήκαμε ότι η η IFNγ επάγει τη δια-διαφοροποίηση των κυττάρων τύπου Ν τα οποία συνιστούν τον ογκογόνο πληθυσμό του νευροβλαστώματος, σε κύτταρα τύπου S. Ο εμπλουτισμός του πληθυσμού με κύτταρα τύπου S, μειώνει την ικανότητά του να σχηματίζει όγκους μετά από ένεση σε ποντίκια, υποδεικνύοντας ότι η IFNγ μπορεί να ενισχύει τη «θερεαπευτική» δράση του RA, προωθώντας την διαφοροποίηση προς μια μη-ογκογονική γενεαλογία.Μελετήσαμε επίσης την επίδραση της IFNγ, στη βιολογία φυσιολογικών νευρικών κυττάρων, απομονωμένων απο ιππόκαμπο αρουραίου. Παρατηρήσαμε μείωση του δυναμικού πολυδυναμίας και επιτάχυνση του πρόγραμματος διαφοροποίησης προς τη νευρική μοίρα. Αντίθετα η διαφοροποίηση των κυττάρων προς τη γλοιακή μοίρα δεν επηρεάστηκε.Αναλύοντας τη δράση της IFNγ στα νευροβλαστωματικά κύτταρα, διαπιστώσαμε ότι παράλληλα με την αλλαγή στη σύσταση του κυτταρικού πληθυσμού και την κυτταρική μοίρα, αυτή η κυτταροκίνη επάγει τον CIITA οδηγώντας σε μια δραματική αύξηση της έκφρασης των γονιδίων MHCII, αλλά και την έκφραση του KLF4, ενός παράγοντα καθοριστικής σημασίας για πολλές κυτταρικές διεργασίες από τον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίηση μέχρι την ομοιόσταση των ιστών, τη φλεγμονή και την ογκογένεση. Έτσι, διερευνήσαμε για πρώτη φορά, την αλληλεπίδραση αυτών των δύο μεταγραφικών παραγόντων που επάγονται ταυτόχρονα από IFNγ στο νευρικό περιβάλλον. Αναρωτηθήκαμε ειδικότερα, κατά πόσον η επαγωγή του KLF4 από την IFNγ, συμβάλλει στην επαγωγή της έκφρασης των γονιδίων MHCΙΙ. Διαπιστώσαμε ότι ο KLF4 επηρεάζει το μεταγραφικό δυναμικό του CIITA οδηγώντας σε αύξηση της έκφρασης των μορίων του συμπλέγματος MHC II στο νευρικό περιβάλλον. Η δράση αυτή συνοδεύεται από αλλαγές στην κινητικότητα του CIITA στον πυρήνα, όπως είδαμε με πειράματα FRAP, αλλά και στην σταθερότητα της πρωτεΐνης μέσω της δράσης του πρωτεασώματος, και μάλιστα με έναν κυτταρο-ειδικό τρόπο. Βρήκαμε ότι οι μεταβολές αυτές προκαλούνται μέσω της άμεσης αλληλεπίδρασης του KLF4, με τα αμινοξικά κατάλοιπα 174-330 του CIITA. Σε μια αναφορά που συνέπεσε με την ολοκλήρωση της διατριβής δείχθηκε ότι το αμινο-τελικό άκρο του CIITA είναι πολύ σημαντικό για την γρήγορη αποικοδόμηση της πρωτεΐνης, η οποία συνδέεται άμεσα με το μεταγραφικό του δυναμικό, ευνοώντας την αποτελεσματικότερη αλληλεπίδραση με τη βασική μεταγραφική μηχανή.