Die Vitamin D3-regulierte Genexpression in T-Helferzellen bei Typ 1 Diabetes und autoimmunpolyglandulärem Syndrom Typ 2
Authors:   , Hess Helen Brigitte Astrid 
Published: November 2024

Der Typ 1 Diabetes (T1D) ist eine Autoimmunerkrankung, die sich aufgrund multipler Faktoren entwickelt. Eine Dysregulation von T-Helferzellen (TH-Zellen) ist ein entscheidender Faktor in der Pathogenese von T1D und ein Mangel an Vitamin D3 geht mit einer erhöhten Inzidenz von T1D einher. Die immunregulatorische Wirkung des Vitamin D3 im adaptiven Immunsystem gewinnt heutzutage an Wichtigkeit, da sie einen positiven Einfluss auf Autoimmunerkrankungen besitzt und Vitamin D3 somit eine therapeutische Wirkung zugeschrieben wird. Bisher gibt es sehr wenige Studien, die sich mit Genex-pressionen in TH-Zellen von T1D Patienten mit Vitamin D3-Mangel beschäftigen. In dieser Arbeit wurden die Genexpressionsprofile in TH-Zellen von iso-lierten T1D Patienten und Patienten mit autoimmunpolyglandulären Syndrom Typ 2 (APS-2) mit 25(OH)D3-Mangel auf eine Vitamin D3-Abhängigkeit untersucht um molekulare Regulationen darzustellen. Die Vitamin D3-Substudie wurde im Rahmen einer laufenden randomisierten Doppelblindstudie (VIDDA-Studie) durchgeführt, in der Blutentnahmen von selektierten T1D (n=7) und APS-2 Patienten (n=7) mit ausgeprägtem 25(OH)D3-Mangel unter 20 ng/ml im Plasma vor und nach dreimonatiger oraler Einnahme von 4.000 IU Cholecal-ciferol (Vigantol, Merck GmbH, Darmstadt) pro Tag selektiert wurden. Mittels Radioimmunoassay wurde die 25(OH)D3-Konzentration im Plasma bestimmt, die bei allen Patienten ein deutlicher Anstieg nach Substitutionstherapie zeigte. Die Genexpressionsveränderungen in TH-Zellen der beiden Patientengruppen nach Cholecalciferol-Einnahme wurden durch GenChip™ Human 1.0 ST (Affymetrix) der microarray Analyse veranschaulicht. In den TH-Zellen der T1D Patienten konnten 48 Genexpressionsveränderungen registriert werden, wovon vier Gene (HAUS2, MPDU1, JUNB, DUSP2) eine erhöhte Genexpression und 44 Gene eine erniedrigte Genexpression aufwiesen. Von insgesamt 34 verzeichneten Genen präsentierten sich 33 Gene in den TH-Zellen der APS-2 Patienten mit reduzierten Genexpressionen sowie ein Gen mit einer erhöhten Genexpression. Zur Vorbereitung der Ergebnissverifikation der microarray Analyse unterliefen sich die genexpressionsveränderten Gene einer Selektion anhand des VDRE und ihrer Transkriptionsfaktoren. Vier Gene (DUSP2, HAUS2, JUNB, MPDU1) des Genexpressionsprofils der T1D Patien-ten, sowie zwei Gene (SNORD46, SNORA48) des Genexpressionsprofil der APS-2 Patienten interagieren mit dem Transkriptionsfaktor Aktivatorprotein 1 (AP-1). Der Transkriptionsfaktor STAT3 reguliert drei Genen (IFNAR1, NUDC, ZNF830) des Profils der T1D Patienten. Anschließend erfolgte die Verifizierung der Genexpressionen von 17 Genen der microarray Analyse mittels quantitative realtime (RT-qPCR). Die Ergebnisse vor und nach Substitution wurden miteinander verglichen und bestätigen die microarray Analyse. In den Genexpressionen von vier Genen (C9orf78, JUNB, DUSP2, ZBTB78) in TH-Zellen von T1D Patienten ergaben sich relevante Unterschiede nach Substitutionsgabe. Bei den APS-2 Patienten konnten keine Unterschiede festgestellt werden. Gene, die dem Genexpressionsprofil der isolierten T1D Patienten angehören, wurden ebenfalls in den TH-Zellen der APS-2 Patienten untersucht und umgekehrt. Bei vier Gene (IL32, HIST1H1D, HIST1H4E, SNORD21) in TH-Zellen der T1D Patienten und drei Genen (IFNAR1, JUNB, DUSP2) der APS-2 Patienten konnte wesentlich erniedrigte Genexpressionen beobachtet werden. Im nachfolgenden in vitro Versuch mit zehn gesunden Probanden wurden die Ergebnisse der RT-qPCR auf ihre Reliabilität überprüft. Die Genexpressionsveränderungen in den TH Zellen des gesunden Probanden von ZBTB24 und C9orf78 nach 72-stündiger Kultivierung sowie IL32 und HIST1H1D nach 96-stündiger Kultivierung bestätigten die Resultate der isolierten T1D Patienten. Zusammenfassend lassen die Ergebnisse dieser Arbeit darauf schließen, dass Vitamin D3 einen ausgeprägten Einfluss auf die Genexpressionen in TH-Zellen von T1D und APS-2 Patienten über die Transkriptionsfaktoren AP-1 und STAT3 hat, insbesondere bei Vitamin D3-Mangel. Vitamin D3 kann eine Vielzahl von intrazellulären Signalwegen kontrollieren. Möglicherweise wird die Genexpressionen der APS-2 Patienten durch den Einfluss der glukokor-tikoiden Therapie durch Vitamin D3 verstärkt. Die Arbeit akzentuiert die immun-regulatorische Wirkung von Vitamin D3 und seine therapeutische Bedeutung, sowohl bei gesunden Probanden als auch bei T1D-Patienten.