title: Der Einfluss des metabolischen Enzyms ATP-Citrat-Lyase (ACLY) auf die Funktion von T-Lymphozyten im Kontext chronisch-entzündlicher Darmerkrankungen
Creators: name: Rühle, Katharina
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 2024

description: Hintergrund und Ziele: Weltweit steigen die Inzidenz und Prävalenz chronisch-entzündlicher Darmerkrankungen. Die Pathogenese, die den chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen zugrunde liegt, ist komplex und multifaktoriell, weshalb bisher keine kausalen Therapieansätze zur Verfügung stehen. Um die therapeutischen Möglichkeiten dennoch zu optimieren, wird nach neuen therapeutischen Zielstrukturen gesucht. In letzter Zeit wird der Immunmetabolismus immer stärker berücksichtigt, wenn es darum geht, die Immunpathogenese von entzündlichen und autoimmunen Erkrankungen auf molekularer Ebene besser zu verstehen und neue therapeutische Zielstrukturen zu identifizieren. Eine wichtige Rolle spielen dabei T- Lymphozyten, deren Aktivierung und Effektorfunktion entscheidend von Stoffwechselprozessen und der lokalen Verfügbarkeit von Nährstoffen beeinflusst werden. In diesem Kontext scheint auch das metabolische Enzym ACLY maßgeblich an den funktionellen Veränderungen beteiligt zu sein. ACLY katalysiert im Zytoplasma die Verstoffwechselung von Citrat zu Oxalacetat und Acetyl- CoenzymA (AcCoA) und schafft durch die Bereitstellung von AcCoA die Grundlage für die Synthese von Fettsäuren, welche wiederum eine Voraussetzung für Membranexpansion und Tumorwachstum darstellen. Durch weitere Funktionen im Rahmen der Histonacetylierung ist ACLY durch die Bereitstellung AcCoAs an der epigenetischen Regulation der Genexpression beteiligt. Im Rahmen der Tumorforschung konnte eine Hemmung des Enzyms mit reduzierten proliferativen Fähigkeiten von Tumorzellen assoziiiert werden. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass durch die ACLY-vermittelte AcCoA-Produktion die anti-tumoralen Fähigkeiten tumorinfiltrierender CD8+ T-Lymphozyten beeinflusst wurden. Kaum erforscht wurde ACLY bisher in CD4+ T-Zellen sowie im Rahmen chronisch- entzündlicher Darmerkrankungen. Das Ziel dieser Arbeit war es, herauszufinden, ob ACLY eine Rolle in der Pathogenese chronisch-entzündlicher Darmerkrankungen spielt, ob und auf welche Art und Weise die intestinale Expression des Enzyms durch Faktoren des entzündlichen Milieus reguliert wird und welchen Einfluss ACLY auf die Funktion CD4+ T-Zellen ausübt. Methoden: Gearbeitet wurde mit in vitro stimulierten und kultivierten primären humanen CD4+ T- Lymphozyten sowie im experimentellen in vivo Mausmodell der DSS-induzierten Kolitis. Die gewonnenen Daten über die Expression ACLYs in den verschiedenen Zelltypen und nach Behandlung mit ausgewählten Stimulanzien basieren in erster Linie auf Protein- und mRNA- Analysen und wurden mithilfe der Western Blot Technologie oder basierend auf RT-qPCR Analysen erhoben. Ergebnisse und Beobachtungen: Im in vivo Mausmodell der DSS-induzierten Kolitis konnte eine signifikante Herunterregulation der ACLY-Expression im entzündeten Darmgewebe, insbesondere in den mononukleäre Zellen der Lamina propria beobachtet werden. Weniger ausgeprägt zeigte sich diese in Milzzellen und intestinalen Epithelzellen. Um herauszufinden, wie sich diese Regulation erklären lassen könnte, wurden primäre humane CD4+ T-Zellen mit bestimmten, im intestinalen Mikromilieu vorhandenen Stimulanzien wie kurzkettigen Fettsäuren oder Zytokinen behandelt. Hierbei zeigte sich eine signifikante Abnahme der ACLY-Expression unter Stimulation mit Buttersäure, nicht aber unter Stimulation mit anderen vom Mikrobiom produzierten kurzkettigen Fettsäuren oder verschiedenen Zytokinen. Ebenfalls untersucht wurden die funktionellen Konsequenzen der ACLY-Expression auf die CD4+ T-Zellen. Hierfür wurde ACLY in in vitro kultivierten, primären humanen CD4+ T-Zellen gehemmt. Die Hemmung führte zu einer signifikanten Abnahme der Expression des Enzyms IRG1, welches zur Entstehung anti-inflammatorischen Itaconats beiträgt und somit entzündungsmodulierende Eigenschaften besitzt. Schlussfolgerungen und Diskussion: Die Ergebnisse meiner Arbeit zeigen, dass die Expression von ACLY vom intestinalen Entzündungsgeschehen beeinflusst wird und ACLY wiederum Einfluss auf die Expression weiterer Entzündungs-assoziierter Moleküle ausübt. Uns ist es mithilfe des Cre-LoxP-Systems bereits gelungen, konditionelle Knockout-Mäuse mit einer T-Zell-spezifischen ACLY- Defizienz (ACLYTcell) zu generieren. Im Rahmen zukünftiger Untersuchungen wäre es interessant, die Auswirkungen dieses Knockouts auf die Entzündungsentstehung und - aufrechterhaltung zu erforschen, um weitere Erkenntnisse über die Rolle von ACLY bei Kolitiden zu erlangen. Zum anti-inflammatorischen Itaconat in Zellen des adaptiven Immunsystems gibt es bisher nur wenige Daten, ebenso ist der Mechanismus, der hinter dem Einfluss der Buttersäure auf die ACLY-Expression steckt, noch unklar. Basierend auf den Ergebnissen dieser Arbeit wäre es deshalb spannend, die Zusammenhänge und Relevanz für die intestinalen, inflammatorischen Vorgänge weiterführend zu untersuchen.