| Langerhans Zellen (LZ) stellen einen speziellen Typ von dendritischen Zellen (DZ) dar. Sie bilden Netzwerke in stratifiziertem epithelialem Gewebe und spielen daher eine bedeutende Rolle in der Regulation von Immuntoleranz bzw. –abwehr an Körperoberflächen. LZ entwickeln sich bereits vor der Geburt aus hematopoietischen Stammzellen des Knochenmarks, unterliegen während des Erwachsenenlebens unter Einfluss des Zytokins TGF-β1 jedoch einer Selbstregulation. In vitro haben nicht nur Stammzellen die Fähigkeit LZ zu bilden, sondern auch CD14+ Monozyten oder CD1c+ klassische dendritische Zellen zeigen die Fähigkeit zu funktionellen LZ zu differenzieren. Die Differenzierung von Monozyten zu LZ konnte im Maussystem bereits in vivo gezeigt werden. Die beteiligten Mechanismen auf Transkriptionsebene, die zur Transdifferenzierung von Monozyten zu LZ führen sind jedoch noch nicht völlig untersucht.
Mithilfe eines Microarrays konnten wir verschiedene Transkriptionsfaktoren identifizieren, die unter Einfluss von TGF-β1 während der Entwicklung von LZ bzw. Monozyten aus CD34+ Stammzellen differenziell reguliert werden. RUNX3 (Runt-related transcription factor 3), der bereits als LZ-instruktiver Faktor beschrieben wurde, zeigte sich als durch TGF-β1 induziert. KLF4 (Kruppel-like factor 4), bestimmend für die Identität von Monozyten, wurde während der Differenzierung von LZ reprimiert. Wir konnten beobachten, dass KLF4 auch während der Differenzierung von Monozyten zu LZ negativ reguliert wird. Interessanterweise bleibt die Expression während der Entwicklung von anderen Subtypen von DZ, wie dermalen DZ, erhalten. Wir konnten weiters demonstrieren, dass der Notch Signalweg für die Inhibition der KLF4-Expression in den Monozyten, die zu LZ differenzieren, verantwortlich ist. Die Notch-abhängige Repression von KLF4 in Monozyten hebt die Inhibition von RUNX3 durch KLF4 auf und erlaubt somit die durch TGF-β1 induzierte Differenzierung zu LZ. Interessanterweise sind hematopoietische Stammzellen und CD1c+KLF4- Blut-DZ, anders als Monozyten, in ihrer Differenzierung zu LZ unabhängig von einer exogenen Aktivierung des Notch-Signalwegs. Wir konnten außerdem beobachten dass der Notch-Signalweg, d.h. die Expression von Notch-Rezeptor und -Ligand, in CD34+ hematopoietischen Vorläuferzellen durch TGF-β1 angeregt wird. Mittels Immunfluoreszenz konnten wir eine starke Aktivierung dieses Signalwegs in LZ zeigen, die in vitro generiert worden waren. Auch LZ in der gesunden Epidermis zeigten eine Aktivierung des Notch-Signalwegs in situ, während KLF4 nicht detektiert werden konnte. Ebenso beobachteten wir fehlende Expression von KLF4 in HLA-DR+ LZ-Vorläufern in der pränatalen Epidermis, wobei dermale DZ hohe Levels an KLF4 aufwiesen.
Eine Überexpression von KLF4 mittels retroviralen Vektoren in CD34+ Vorläuferzellen führte zu einer Inhibition deren Differenzierung zu LZ, bei gleichzeitig verstärkter Entwicklung von Monozyten; eine Überexpression von RUNX3 hingegen hatte den gegenläufigen Effekt.
Im Blut zirkulierende CD1c+ klassische DZ exprimieren kein KLF4 und differenzieren daher unabhängig einer Aktivierung des Notch Signalwegs zu LZ. Im Vergleich zu Monozten und CD34+ Vorläufern zeigen CD1c+ DZ sogar ein höheres Potential zu LZ zu differenzieren. Dies lässt auf eine Prädisposition von CD1c+ DZ zu LZ zu differenzieren schließen. Andererseits zeigten CD1c+ DZ auch die Fähigkeit, abhängig von verschiedenden Zytokin-Stimuli, sich zu KLF4+ dermalen DZ oder Makrophagen zu entwickeln; diese Beobachtung ist vermutlich auf die bewiesene Heterogenität dieser Zellpopulation zurückzuführen. Dies weist darauf hin, dass CD1c+ Blut-DZ als Vorläufer von LZ als auch von monozytären DZ fungieren können.
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