Titelaufnahme

Titel
Immunregulation durch Lipocalin 2, das von murinen und humanen dendritischen Zellen ausgeschüttet wird
Weitere Titel
Immune Regulation by Lipocalin 2 Secreted from Mouse and Human Dendritic Cells
AutorInnenFloderer, Melanie
Erschienen2012
Datum der AbgabeJuli 2012
SpracheEnglisch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Tumorimmunologie / Dendritische Zellen / Antigenpräsentation / Lipocalin 2 / Apoptose
Schlagwörter (EN)Tumour immunology / Dendritic cells / Antigen presentation / Lipocalin 2 / Apoptosis
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Immunregulation durch Lipocalin 2, das von murinen und humanen dendritischen

Zellen ausgeschüttet wird

Dendritische Zellen (DCs) sind professionelle antigenpräsentierende Zellen und spielen eine

zentrale Rolle im Zusammenhang mit der Induktion und Regulation von Immunantworten und

sind aus diesem Grund von großer Bedeutung für die Immuntherapie. Unser Ziel ist die

Verbesserung eines Krebsimpfstoffes, welcher auf autologen DCs basiert. Diese werden ex

vivo stimuliert und in den Patienten injiziert, wodurch eine Immunantwort gegen Krebszellen

bewirkt werden soll. Die Behandlung von Krebs mittels DCs ist eine neue Methode zur

spezifischen Bekämpfung von Krebszellen durch das eigene Immunsystem. Aufgrund seiner

immunregulatorischen Funktion könnte Lipocalin 2 (Lcn2) eine Rolle in der

Krebsimmuntherapie spielen.

Lcn2 gehört zur Lipocalin Familie bestehend aus kleinen löslichen Proteinen, welche in vielen

Mechanismen involviert sind, wie unter anderem bei der Vitamin- und Hormonsynthese,

Regulation von Immunantworten, Zellüberleben sichernde Prozessen oder dem Zelltod. Lcn2

besitzt eine Eisen bindende Funktion. Es bildet Komplexe mit Siderophore, welche wiederum

Eisen (Fe(III)) gebunden haben. Dieser Komplex wird durch Endozytose in das Zytoplasma

transportiert, wodurch die intrazelluläre Konzentration an Eisen ansteigt. Da die Proliferation

vieler Bakterien Eisen-abhängig ist, ist Lcn2 ein potentes bakteriostatisches Molekül, welches

in der angeborenen Immunität eine Rolle spielt. Zusätzlich gelangt die Liganden freie Form

von Lcn2 ins Zytoplasma, wo es intrazelluläres Eisen bindet. Dieser Komplex wird aus der

Zelle in die extrazelluläre Matrix transportiert, wodurch ein Mangel an intrazellulärem Eisen

entsteht und folglich Apoptose ausgelöst wird. Zudem wird Lcn2 von verschiedensten

Krebsarten exprimiert. Es trägt nicht nur zum Krebsbestand sondern auch zur Verstärkung

der Tumorgenese bei. Aus diesem Grund wird Lcn2 als prognostischer Biomarker für Krebs

eingesetzt. Es wird vermutet, dass die Tumor förderende Funktion von Lcn2 an der Eisen

bindenden Fähigkeit liegen könnte. Die Apoptose induzierende Funktion von Lcn2 könnte

ebenfalls Grund für die erhöhte Lcn2 Expression in Tumorzellen sein. Es gibt Hinweise

darauf, dass eine erhöhte Expression von Lcn2 Krebszellen ermöglicht, Apoptose in normalen

Zellen zu induzieren.

In dieser Arbeit wird die Bedeutung von Lcn2 im Zusammenhang mit der Interaktion zwischen

DCs und T Lymphozyten untersucht. Unserer Hypothese nach könnte Lcn2 die Apoptose in T

Lymphozyten, speziell in CD8+ T Zellen, induzieren. Um diese zu untersuchen, wurde ein in

vivo CTL Assay durchgeführt, in dem Wildtyp (WT)-Mäuse entweder mit WT oder Lcn2-/-

DCs immunisiert wurden. In dieses Experiment bewirkten die zytotoxischen T Zellen (CTLs)

der WT Gruppe einen höheren spezifischen Tötungseffekt im Vergleich zu der Lcn2-/-

Gruppe. Danach wurde die Zytotoxizität der CTLs in einem in vitro Experiment untersucht.

Bei diesem wurden DCs aus WT oder Lcn2-/- Mäusen mit CD8+ T Lymphozyten für drei Tage

co-kultiviert. Anschließend wurden die T Zellen auf ihre Aktivierung und Degranulation mittels

Durchflusszytometrie analysiert. Die durch Lcn2-/- DC aktivierten T Zellen zeigten eine höhere

Sekretion von Apoptose auslösenden Enzymen.

Um die vielfältigen Funktionen von Lcn2 besser verstehen zu können, sind weitere

Untersuchungen notwendig.

Zusammenfassung (Englisch)

Immune regulation by Lipocalin 2 secreted from mouse and human dendritic cells

As professional antigen presenting cells, dendritic cells (DCs) play a pivotal role in the

induction and regulation of immune responses. Therefore, they are of great interest for

cancer immunotherapy. Our aim is the improvement of a cancer vaccine with autologous

DCs, which are stimulated ex vivo and inoculated into the patient, where they should induce

an immune response against tumour cells. Cancer vaccines are a novel method to

specifically attack the tumour through the own immune system. Due to its immune regulatory

function, Lipocalin 2 (Lcn2) might play a role in cancer immunotherapy.

Lcn2 belongs to a family of small soluble proteins that are involved in many different

mechanisms, concerning vitamin and hormone synthesis, as well as in the regulation of

immune responses, in cell survival and cell death. However, Lcn2 has an iron sequestering

function. It binds siderophores, which form stable complexes with ferric iron (Fe(III)). Through

endocytosis, Lcn2 delivers iron to the cytoplasm and increases the intracellular concentration

of iron. Due to its iron sequestering ability, Lcn2 as a potent bacteriostatic agent, plays a role

in innate immunity as the proliferation of some bacteria is iron-dependent. Furthermore, the

ligand-free form of Lcn2 finds its way into the cytoplasm, where it binds intracellular iron. This

complex is delivered to the extracellular matrix, causing a deprivation of intracellular iron and

consequently apoptosis. Lcn2 is up-regulated in various types of cancer, where it not only

facilitates tumour survival, but also enhances tumorigenesis through promoting proliferation.

The function of Lcn2 as survival factor for tumour cells might result from its iron sequestering

ability. For that reason, Lcn2 is a prognostic biomarker for cancer. Once more, apoptosis

mediated by Lcn2 might play a role too. There is evidence that up-regulation of Lcn2 enables

some tumour cells to induce apoptosis in normal cells.

In this thesis, the significance of Lcn2 in the interaction between DCs and T lymphocytes has

been investigated. Previous observations indicated that Lcn2 knock-out (Lcn2-/-) dendritic

cells reduce apoptosis in the co-culture with T lymphocytes in comparison to wild-type (WT)

DCs. This led to the hypothesis that Lcn2 might induce apoptosis in T lymphocytes, especially

in CD8+ T cells. In order to study this function, an in vivo CTL assay was conducted, in which

WT recipients were immunised with either WT (WT group) or Lcn2-/- (Lcn2-/- group) DCs. This

experiment showed a higher specific killing effect of cytotoxic T cells (CTLs) in the WT group

in comparison to the Lcn2-/- group. Afterwards, the cytotoxicity of CTLs was investigated by

the conduction of a mixed lymphocyte reaction, in which WT or Lcn2-/- DCs were co-cultured

for three days with CD8+ T lymphocytes. The T cells were analysed for their activation and

degranulation by flow cytometry. The T cells, primed by Lcn2-/- DCs, show a higher secretion

of apoptosis inducing enzymes.

In order to better comprehend the multifaceted functions of Lcn2, further investigation is

required.

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