title: Investigation of the immunostimulatory properties of the phospholipid cardiolipin
title: Untersuchung der immunstimulatorischen Eigenschaften des Phospholipids Cardiolipin
Creators: name: Kleer, Jessica Susann
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2017
Subjects: Interleukin 6
Thrombozyt
Monozyt
MAP-Kinase
Cardiolipin
Dotap, endosymbiotic theory
Mustererkennungsrezeptoren, Pathogen-assoziierte molekulare Muster
Inflammasom
pattern recognition receptors, pathogen-associated molecular pattern
Medical sciences, Medicine
Medizin, Gesundheit
Dotap, Endosymbionten-Hypothese

description: The aim of this research was the
      investigation of the immunostimulatory properties of the
      phospholipid cardiolipin. Cardiolipin meets the criteria of a
      PAMP and is a component of LDL particles, which are
      recognized by receptors of the innate immune system as a
      result of oxidative modification. Previous publications
      suggest that cardiolipin acts immunogenic. In stimulation
      experiments, it could initially be detected that cardiolipin
      is able to induce IL-6 response in human monocytes; however,
      this induction depends on the co-incubation with platelet and
      DOTAP. As previous experiments by our Research Group have
      shown that platelets cause co-stimulation of monocytes
      through the ERK pathway, this study investigated the
      mechanism by which DOTAP influences the stimulation of
      monocytes via cardiolipin. By replacing DOTAP with
      complex-forming substances, it could not be proven that DOTAP
      is needed for cardiolipin uptake. Results of kinetic analyses
      also indicated that DOTAP does not mediate the uptake of
      cardiolipin into monocytes, as fluorescencent dye helped to
      detect that cardiolipin independently enters the cells. The
      fluorescent staining also allowed the observation that
      cardiolipin forms particulate structures within the
      monocytes. Further studies are needed to show in which
      cellular compartment cardiolipin localizes after entering the
      cells. Microscopical examination further demonstrated that
      platelets also take up cardiolipin. Thus, it was shown that
      cardiolipin passively enters the cell. The fluorescent
      staining revealed that the platelets attach to the monocytes
      during the stimulation, therefore it could be seen that
      platelets contribute to the activation of monocytes by
      directly interacting with them. Furthermore, Western blot was
      used to examine whether DOTAP exerts its effect by inducing a
      co-stimulatory signalling cascade. Indeed it could be shown
      that DOTAP induces the ERK pathway, without giving evidence
      to activate monocytes through this mechanism. Further
      investigation into how the MAP kinase pathways influence each
      other must seek to clarify the intracellular processes which
      lie behind the cytokine production after stimulation with
      cardiolipin. Parallel to these examinations, it was
      investigated whether exogenous cardiolipin is recognized by
      the inflammasome. This could be demonstrated in the case of
      co-stimulation with DOTAP and platelets. However, the role of
      DOTAP could not be fully understood in the context of this
      work. It is possible that it stabilizes cardiolipin within
      the cytosol, allowing it to be detected there by
      Nlrp3-inflammasome.
description: Die Zielsetzung dieser Arbeit war
      die Untersuchung der immunstimulatorischen Fähigkeiten des
      Phospholipids Cardiolipin. Cardiolipin erfüllt die Kriterien
      eines Pathogen-assoziierten-molekularen-Musters
      (pathogen-associated molecular pattern; PAMP). Zudem wurde es
      als Bestandteil von Lipoproteinen niederer Dichte (Low
      Density Lipoprotein; LDL) nachgewiesen, welche nach
      oxidativer Modifikation von Zellen des angeborenen
      Immunsystems erkannt werden. Es wurde daher vermutet, dass
      Cardiolipin immunstimulatorische Eigenschaften hat. Initial
      konnte in dieser Arbeit per Stimulationsversuchen
      nachgewiesen werden, dass Cardiolipin in der Lage ist, eine
      Interleukin-6 (IL-6) Antwort in humanen Monozyten zu
      induzieren. Jedoch ist diese IL-6 Induktion abhängig von der
      Kostimulation der Monozyten mit Thrombozyten und Dotap. Wie
      Viktoria Laukemper in vorhergehenden Arbeiten gezeigt hat,
      führen Thrombozyten über extrazelluläre-Signal regulierte
      Kinasen (extracellular-signal regulated kinase; ERK) zu einer
      Kostimulation der Monozyten. Daher wurde in dieser Arbeit der
      Mechanismus, mit dem Dotap die Stimulation der Monozyten
      durch Cardiolipin beeinflusst, untersucht. In einem Versuch
      in dem DOTAP durch komplex-formende Substanzen ersetzt wurde,
      konnte nicht nachgewiesen werden, dass dieses für die
      Aufnahme des Cardiolipins in die Zelle notwendig ist. Nachdem
      auch die Ergebnisse einer Kinetik-Analyse darauf hindeuteten,
      dass Dotap nicht die Aufnahme des Cardiolipins in die Zelle
      vermittelt, konnte im Rahmen von Fluoreszenzfärbungen gezeigt
      werden, dass Cardiolipin eigenständig in die Zellen gelangt.
      Zudem zeigten die Fluoreszenzfärbungen, dass Cardiolipin
      innerhalb der Zelle partikuläre Strukturen formt. In weiteren
      Experimenten muss geklärt werden, in welches Zellkompartiment
      Cardiolipin aufgenommen wird. Im Zuge der Mikroskopie konnte
      weiterhin gezeigt werden, dass Thrombozyten ebenfalls
      Cardiolipin aufnehmen. Da Thrombozyten nicht zur aktiven
      Aufnahme von Stoffen fähig sind, konnte so bewiesen werden,
      dass Cardiolipin passiv in Zellen gelangt. Da im Rahmen der
      Fluoreszenzfärbung zudem gezeigt wurde, dass Thrombozyten
      während der Stimulation an die Monozyten binden, wurde
      nachgewiesen, dass Thrombozyten durch direkte Interaktion zu
      einer Aktivierung der Monozyten beitragen. Western Blot
      Analysen sollten zeigen ob DOTAP seinen Effekt auf die
      Monozytenstimulation durch Induktion einer kostimulatorischen
      Kaskade ausübt. Tatsächlich konnte gezeigt werden, dass DOTAP
      den ERK- Weg induziert, jedoch nicht, dass es durch diesen
      Mechanismus zu einer Aktivierung der Monozyten kommt. Weitere
      Experimente über die wechselseitige Beeinflussung der
      Mitogen-aktivierten Proteine (mitogen-activated protein; MAP)
      untereinander sind nötig, um den intrazellulären Mechanismus
      zu klären, der hinter der Zytokinproduktion nach Stimulation
      mit Cardiolipin liegt. Parallel wurde untersucht, ob exogen
      zugeführtes Cardiolipin durch das Inflammasom erkannt wird.
      Dies wurde für den Fall einer Kostimulation mit DOTAP und
      Thrombozyten nachgewiesen. Die Rolle des DOTAP wurde im
      Rahmen dieser Arbeit nicht vollständig verstanden. Es ist
      möglich, dass es das Cardiolipin innerhalb des Zytosols
      stabilisiert, sodass es durch das Nlrp3-Inflammasom erkannt
      werden kann.