Medizinische Universität Graz

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Bibliografische Informationen

Titel

C/EBPalpha in der frühen Entwicklung von dendritischen Zellen

Kurzfassung

Dendritische Zellen (DCs) sind zentrale Effektorzellen des adaptiven Immunsystems, die aus hämatopoetischen Stammzellen und bestimmten Vorläuferzellen des Knochenmarks gebildet werden. Das Zytokin FLT3L (FMS-related tyrosine kinase 3 ligand) ist zentral an der Differenzierung von multipotenten Vorläuferzellen (MPPs) über gemeinsame myeloische Vorläufer (CMPs) zu monocytischen dendritischen Vorläuferzellen (MDPs) und anschließend zu gemeinsamen dendritischen Vorläuferzellen (CDPs) beteiligt. Schließlich differenzieren CDPs entweder in konventionelle DCs oder in plasmozytoide DCs. C/EBPα (CCAAT/Enhancer-Bindungs-protein Alpha) ist ein zentraler Transkriptionsfaktor in der Blutbildung und unverzichtbar für die Bildung reifer Granulozyten und Monozyten. Mäuse, denen das Cebpa-Gens in Knochenmarkszellen fehlt, weisen eine normale Anzahl von CMPs auf, es fehlen jedoch die nachgeschalteten Granulozyten/Monozyten-Vorläufer (GMPs). C/EBPα ist daher für die frühe Myelopoese essentiell, indem es die Differenzierung von CMPs zu GMPs ermöglicht. Obwohl C/EBPα in der Myelopoese gut untersucht ist, ist wenig über seine Rolle in der Entwicklung von DCs bekannt.
Unter Verwendung eines CebpaCre-EYFP-Reporter-Mausmodells konnten wir in dieser Studie zeigen, dass die Mehrheit der konventionellen DCs in der Milz von Cebpa-exprimierenden hämatopoetischen Stamm- und Vorläuferzellen (HSPCs) abstammen. Eine detaillierte Analyse der DC-Vorläuferzellen ergab einen Anstieg der Cebpa/EYFP+ -Zellen von frühen Vorläuferzellen wie MPPs über CMPs auf ihr Maximum im MDP-Stadium. Da in späteren Differenzierungsstadien kein weiterer Anstieg der Cebpa/EYFP+ -Zellen beobachtet werden konnte, zeigten diese Ergebnisse zusammen mit Daten aus öffentlich zugänglichen Genexpressionsstudien, dass Cebpa vor allem während der frühen DC-Entwicklung exprimiert wird. Um eine funktionelle Rolle von C/EBPα in der frühen DC-Entwicklung zu untersuchen, verwendeten wir als nächstes ein induzierbares knochenmarkspezifisches Cebpa-Knockout (KO)-Mausmodell (Mx1CreCebpaF/F-Mäuse), isolierten HSPCs dieser Mäuse und untersuchten ihre Fähigkeit, reife DCs nach in vitro Kultur mit FLT3L zu bilden. Während Cebpa-Wildtyp (WT) -HSPCs eine hohe Anzahl reifer DCs produzierten, zeigten HSPCs von Cebpa-KO eine deutliche Verminderung an reifen DCs. In einer detailierten Analyse konnten wir eine verringerte Bildung von MDPs mit einem fehlenden Übergang zu CDPs in KO-HSPCs beobachten, während WT-HSPCs eine vollständige Differenzierung über MDP- und CDP-Stadien zu reifen DCs durchliefen. In einer umfangreichen Genexpressionsanalyse von FLT3L-stimulierten HSPCs aus Cebpa WT- und KO-Mäusen fanden sich signifikante Veränderungen von Transkriptionsfaktoren, wie IRF8 und PU.1, die in der Entwicklung von DCs eine wichtige Rolle spielen, von entzündlichen Zytokinen, wie TNFα und IL1β, und mehrerer Gene, die, wie zB. Cx3cr1, mit der DC-Entwicklung oder mit dem TNFα- oder NFκB-Signalweg assoziiert sind. Zusätzlich war auch die Sekretion des TNFα-Proteins von mit FLT3L-stimulierten Cebpa KO-HSPCs reduziert. Interessanterweise konnten wir durch Zugabe von TNFα zu HSPCs, die in vitro mit FLT3L kultiviert wurden, die DC-Bildung aus Cebpa-KO-HSPCs wiederherstellen. Dieses Phänomen war mit einer erhöhten Expression von Sfpi1 (dieses Gen kodiert für PU.1) und Cx3cr1 assoziiert und führte zu funktionstüchtigen DCs.
Zusammenfassend ist es uns mit dieser Studie gelungen, eine zentrale Rolle von C/EBPα in der frühen DC-Entwicklung zu identifizieren. Die Expression von Cebpa war für die Bildung von MDPs und deren Übergang zu CDPs während der FLT3L-induzierten DC-Entwicklung unverzichtbar. Eine Zugabe von TNFα konnte diesen Reifungsblock durch Induktion der Sfpi1- und Cx3cr1-Expression überwinden. Es sind jedoch weitere Studien erforderlich, um die detaillierten molekularen Mechanismen, durch die C/EBPα die frühe DC-Bildung beeinflusst, aufzuklären.

Schlagwörter

dendritische Zellen, Entwicklung, Cebpa; Zytokine; Tnfa; HSPCs; MDPs; CDPs; FLT3L; Knochenmark; EYFP; Pu.1; Irf8; Cx3cr1

Anzahl Seiten

Publikationsjahr

2021

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