Einfluss der kleinen Rho-GTPasen Rac1, Cdc42 und Rho-A auf die Funktion von ILC2s im Mausmodell der Papain-induzierten Lungenentzündung
Influence of the small Rho GTPases Rac1, Cdc42 and Rho-A on the function of ILC2s in the mouse model of papain-induced lung inflammation
Creators: name: Osterziel, Richard
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 2023

description: Hintergrund und Ziele Angeborene lymphoide Zellen der Gruppe 2 (ILC2s) spielen eine wichtige Rolle in der Pathogenese von allergischen und fibro-inflammatorischen Erkrankungen in der Lunge. Ihre Interaktion mit weiteren Immunzellpopulationen, ihre Proliferation und ihre Zytokinproduktion sind für die Entstehung von allergischer Atemwegsentzündung unabdingbar und prägen den Schweregrad der pulmonalen Inflammation in Mausmodellen für allergisches Asthma. Folglich stellen ILC2s eine interessante Zielstruktur für zukünftige therapeutische Strategien für Krankheiten wie allergisches Asthma bronchiale dar und es gilt entsprechend, ein verbessertes Verständnis der ihrer Aktivierung zugrundeliegenden Signalkaskaden zu erlangen. Vor diesem Hintergrund entstand die Idee zu untersuchen, ob und inwieweit die ILC2-Funktion im Rahmen von allergischen und fibro-inflammatorischen Erkrankungen der Lunge durch die Rho-GTPasen Rac1, Cdc42 und Rho-A beeinflusst wird, von denen bereits bekannt ist, dass sie klinisch relevante regulatorische Funktionen in verschiedenen anderen Immunzellen besitzen. Methoden Basierend auf dem Cre/loxP-System wurden konditionale Knockout-Mäuse mit einer ILC2-spezifischen Deletion von Rac1 (Rac1ΔILC2), Cdc42 (Cdc42ΔILC2) und Rho-A (Rho-AΔILC2) durch die Verkreuzung von Rac1fl/fl, Cdc42 fl/fl und Rho-Afl/fl Mäusen mit RORαCrepos Mäusen generiert. In den Mäusen wurde eine Lungenentzündung durch die intranasale Verabreichung von Papain, einer Cysteinprotease, ausgelöst. Aus dem entnommenen Lungengewebe wurde eine Einzellzellsuspension hergestellt. Zur Quantifizierung der Immunzellen mittels Fluorescence-Activated Cell Sorting (FACS) wurden sie mit spezifischen Antikörpern angefärbt. Außerdem wurden PCR-basierte Analysen durchgeführt, um die Expression der Zytokine Interferon-γ, IL-5 und IL-13 im pulmonalen Entzündungsinfiltrat zu bestimmen. Ergebnisse In der vorliegenden Arbeit wurde dargelegt, dass die ILC2-spezifischen Deletionen von Rac1, Cdc42 und Rho-A im experimentellen Modell der Papain-induzierten Lungenentzündung keinen nachweisbaren Einfluss auf den Anteil von lymphoiden Zellen und von ILC2s in der entzündeten murinen Lunge besitzen. Das Fehlen der genannten Rho-GTPasen in den ILC2s hatte weiterhin keinen aussagekräftigen Effekt auf den Anteil der CD4+ T-Lymphozyten an den lymphoiden Zellen im pulmonalen Immunzellinfiltrat zur Folge. Hinsichtlich der Anzahl an infiltrierenden Immunzellen in der murinen bronchoalveolären Lavage ergaben sich in den durchgeführten Experimenten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Rac1ΔILC2, Cdc42ΔILC2 und Rho-AΔILC2 Mäusen und den entsprechenden Kontrolltieren. Zuletzt führte die ILC2-spezifische Deletion von Rac1 ebenfalls zu keiner signifikanten Änderung der Expression der Zytokine Interferon-γ, IL-5 und IL-13 in der entzündeten murinen Lunge. Schlussfolgerungen und Diskussion Insgesamt kann man anhand der erhaltenen Ergebnisse schlussfolgern, dass die Rho-GTPasen Rac1, Cdc42 und Rho-A in den durchgeführten Experimenten keinen wesentlichen Einfluss auf die Funktion der ILC2s im Kontext der allergischen Atemwegsentzündung nahmen. Dieses Ergebnis ist insofern überraschend, als dass die untersuchten GTPasen allesamt essenzielle Funktionen in anderen Immunzellpopulationen einnehmen und insbesondere T-Zellen in ihrer Differenzierung, Proliferation und Funktion entscheidend regulieren. Einen möglichen Erklärungsansatz dafür, dass die ursprünglich von uns erwarteten Effekte der Rho-GTPasen auf die ILC2-Funktion nicht nachgewiesen werden konnten, könnte die Hypothese liefern, dass unterschiedliche kleine GTPasen teilweise über redundante Funktionen in den ILC2s verfügen und dass entsprechend andere Rho-GTPasen die Deletion und die damit ausgefallene Funktion einzelner GTPasen in den ILC2s kompensieren können. In Anbetracht der Ergebnisse erscheint es sehr sinnvoll, in Bezug auf dieses Forschungsthema weiterführende Versuche mit modifizierten Rahmenbedingungen durchzuführen, um unter anderem eine mögliche Redundanz der GTPasen näher zu untersuchen und so die Frage abschließender beantworten zu können, ob es möglich ist, die ILC2 Funktion im entzündeten Lungengewebe durch eine kombinierte Hemmung verschiedener Rho-GTPasen gezielt zu beeinflussen.