title: Die Rolle von PPARβ/δ in humanen Makrophagen
title: The role of PPARβ/δ in human macrophages
Creators: name: Bieringer, Tim
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: Lipid
Lipide , Peroxisomen-Proliferator-aktivierter Rezeptor
Macrophage, Human
Peroxisome-proliferator activated receptor
Sciences
Naturwissenschaften
Makrophage , Tumorassoziierter Makrophage

description: Macrophages represent the most
      diverse cell type in biology. They adapt selectively to many
      stimuli allowing for precise functionality in any environment
      without harming the organism. Consequently, they monitor
      their surroundings carefully and react to a plethora of
      signals. Fatty acids and their derivatives are important
      signaling mediators in this context, which besides other
      signals impinge on the lipid-regulated nuclear receptor
      peroxisome proliferator-activated receptor (PPARβ/δ). Studies
      conducted in mice have shown that ablation of PPARβ/δ results
      in the inability of adipose and liver macrophages to adopt an
      alternative anti-inflammatory activation state, demonstrating
      a prominent role of PPARβ/δ in macrophage function with
      implications for immune regulation. To date, however,
      systematic studies focusing on PPARβ/δ's role in human
      macrophages have not been reported. The first part of this
      thesis addresses the role of PPARβ/δ in human macrophages
      including its transcriptional network affecting a multitude
      of cellular processes. A major part of this network involves
      cell type independent canonical regulation, which is
      characterized by the binding of PPARβ/δ with its obligatory
      dimerization partner retinoid X receptor (RXR) to specific
      sites in the regulatory region of established and previously
      unreported target genes, their induction by agonists and
      repression by inverse agonists. Additionally, a new set of
      non-canonical regulated target genes is described. These
      genes lack chromatin-bound PPARβ/δ complexes, are repressed
      by agonists (inverse regulation) and are
      macrophage-selective. Consistent with the prevailing opinion
      and the induction of an IL4-like morphological phenotype by
      agonists, this mode of regulation inhibits pro-inflammatory
      signaling. Surprisingly, anti-inflammatory genes, such as
      CD32B, IDO1 and CD274 (PD-L1) were also repressed. Consistent
      with these results, immune functions such as CD8+ T cell
      activation were stimulated by these ligands. In combination,
      these findings point to a unique macrophage activation state
      induced by PPARβ/δ agonists with context dependent functions
      in immune regulation. The second part describes the
      PPARβ/δ-regulated transcriptome for tumor-associated
      macrophages (TAMs) from human serous ovarian carcinoma
      ascites. Interestingly, most canonical PPARβ/δ target genes
      were found to be upregulated and refractory to synthetic
      agonists as compared to monocyte-derived macrophages. This
      was not due to a TAM specific increase in PPARβ/δ protein
      level or recruitment to target genes. However, the unaffected
      response of these genes to inverse agonists hinted at the
      presence of endogenous activating ligands. Lipidomic analysis
      of malignancy-associated ascites indeed revealed very high
      concentrations of dietary polyunsaturated fatty acids
      (PUFAs), mainly linoleic and arachidonic acid. These PUFAs
      induced lipid droplet formation in macrophages which provide
      a potential reservoir for PPARβ/δ agonists and may serve as
      the causal nexus for target gene deregulation. Among the
      deregulated genes, ANGPTL4 is associated with shorter
      relapse-free survival, illustrating the potential clinical
      implications of these findings
description: Makrophagen stellen den
      divergentesten Zelltyp dar. Sie beeinflussen und modellieren
      ihre Umgebung auf vielfältige Weise. Folglich müssen diese
      Zellen die auf sie wirkenden Umwelteinflüsse wahrnehmen und
      verarbeiten, um eine adäquate Adaptation zu gewährleisten.
      Nur so kann eine Schädigung des Organismus bei gleichzeitigem
      Erhalt der Funktionalität ausgeschlossen werden. Ein in
      diesem Kontext wichtiger Faktor ist die Verfügbarkeit und
      Zusammensetzung von Fettsäuren und ihren Derivaten, welche
      nebst anderen Signalen, auf den lipidregulierten Kernrezeptor
      Peroxisome Proliferator-Activated Receptor (PPARβ/δ)
      einwirken. Versuche in Mäusen haben gezeigt, dass dessen
      genetische Ablation dazu führt, dass Fettgewebs- und Leber-
      Makrophagen nicht mehr befähigt sind einen alternativen
      anti-inflammatorischen Aktivierungszustand einzunehmen. Diese
      Ergebnisse unterstreichen die wichtige Rolle von PPARβ/δ in
      Makrophagen und der Immunregulation. Dennoch liegen bis heute
      keine systematischen Studien, die sich auf die Rolle von
      PPARβ/δ in humanen Makrophagen fokussieren, vor. Die
      vorliegende Arbeit beschreibt die Rolle von PPARβ/δ in
      humanen Makrophagen inklusive seines transkriptionellen
      Netzwerks, das auf eine Vielzahl zellulärer Prozesse
      einwirkt. Zum einen wird dies durch die zelltypunabhängige
      kanonische Regulation bewirkt. Dabei bindet PPARβ/δ mit
      seinem obligatorischen Dimerisierungspartner Retenoid X
      Receptor (RXR) direkt an spezielle Stellen in den
      regulatorischen Regionen bereits bekannter und
      neubeschriebener spezifischer Zielgene, wodurch die
      Transkription durch Agonisten induziert und durch inverse
      Agonisten reprimiert wird. Zum anderen wird eine neue Klasse
      von nicht-kanonisch regulierten Zielgenen beschrieben. Diese
      Gene weisen keine chromatinassozierten PPARβ/δ Komplexe auf,
      werden durch Agonisten reprimiert und sind
      makrophagen-selektiv (inverse Regulation). Im Einklang mit
      der vorherrschenden Ansicht und der Induktion eines
      IL4-ähnlichen morphologischen Phänotyps durch Agonisten,
      inhibiert diese Art der Regulation pro-inflammatorische
      Funktionen. Überraschenderweise werden jedoch gleichzeitig
      auch anti-inflammatorische Gene, unter anderen CD32B, IDO1
      und CD274 (PD-L1) reprimiert. Entsprechend konnte eine
      makrophagen-abhängige Stimulation der CD8+ T-Zell Aktivierung
      durch diese Liganden beobachtet werden. In Kombination deuten
      diese Beobachtungen auf eine besondere Rolle von PPARβ/δ mit
      kontextabhängiger Funktion in der Immunregulation hin. Der
      zweite Teil beschreibt das durch PPARβ/δ regulierte
      Transkriptom tumor-assoziierter Makrophagen (TAMs) aus dem
      Aszites von Patientinnen mit serösem Ovarialkarzinom.
      Beachtenswerterweise ist im Vergleich zu
      monozyten-abgeleiteten Makrophagen die Mehrheit der PPARβ/δ
      Zielgene überexprimiert und refraktär gegenüber Agonisten,
      was weder auf ein erhöhtes Proteinlevel noch die vermehrte
      Rekrutierung an Zielgene zurückzuführen ist. Der Einfluss von
      inversen Agonisten auf TAMs war gleichzeitig unverändert, was
      auf die Gegenwart von endogenen aktivierenden Liganden
      hindeutete. Analysen von Aszitesproben hinsichtlich der
      Lipidzusammensetzung offenbarten tatsächlich stark erhöhte
      Konzentrationen mehrfachungesättigter Fettsäuren, vor allem
      Linolsäure und Arachidonsäure. Diese Fettsäuren verursachten
      die Bildung von Lipidtröpfchen in Makrophagen, welche
      ihrerseits ein potentielles Reservoir für PPARβ/δ Agonisten
      darstellen könnten, was wiederum eine Erklärung für die
      Deregulierung von PPARβ/δ Zielgenen bietet. Unter den
      deregulierten Genen findet sich ANGPTL4, dessen erhöhte
      Expression mit einem verkürzten rezidivfreien Überleben
      assoziiert ist und somit die potentielle klinische Bedeutung
      dieser Beobachtungen unterstreicht.