TNF-Rezeptor 1- und 2-spezifische Entzündungsreaktionen im Glomerulus

Die von intrinsichen renalen Zellen und infiltrierenden Leukozyten
exprimierten Zytokine sind zentrale Vermittler entzündlicher
Nierenerkrankungen. Tumor Nekrose Faktor-α (TNF) ist ein solches
proinflamatorisches Zytokin, das in der glomerulären
Entzündungsreaktion involviert ist. Die funktionelle Rolle von TNF
wurde in Tiermodellen der Glomerulonephritis belegt. Die
biologischen Effekte von TNF werden durch die beiden funktionell
eigenständigen TNF-Rezeptoren TNFR1 (CD120a) und TNFR2 (CD120b)
vermittelt. Neuere Daten zeigen, dass in Modellen einer
Immunkomplex-Glomerulonephritis wie der nephrotoxische
Serumnephritis die beiden TNF-Rezeptoren in vivo unterschiedliche
Funktionen bei der glomerulären Entzündung vermitteln können. Der
vorliegenden Arbeit liegt die Hypothese zugrunde, dass Tnfr1 und
Tnfr2 unterschiedliche inflammatorische TNF-Effekte in Glomeruli
vermitteln. Daher war das Ziel dieser Arbeit, Expression und
Funktion der beiden TNF-Rezeptoren in Maus-Glomeruli zu
charakterisieren und die Tnfr-abhängig exprimierten
Entzündungsmediatoren in Maus-Glomeruli zu identifizieren.
Aufbauend auf den Ergebnissen dieser Arbeit könnten selektive,
Tnfr-spezifische Therapien zur Hemmung der glomerulären
Entzündungsreaktion entwickelt werden. Zudem wurde in dieser Arbeit
die funktionelle Rolle der beiden TNF-Rezeptoren im
MRL/lpr-Mausmodell der Lupusnephritis untersucht, um eine selektive
Tnfr-Blockade als mögliche Therapiestrategie zu charakterisieren.
Hierfür war eine Rückkreuzung von Tnfr1- und Tnfr2-defizienten
C57BL/6J-Mäusen in den MRL/lpr-Hintergrund erforderlich. Um
TNF-Rezeptor-1- und 2-vermittelte inflammatorische Signalwege in
Glomeruli zu identifizieren wurde die Expression und die Funktion
der beiden TNF-Rezeptoren in Mausnieren, in isolierten Glomeruli ex
vivo und murinen glomerulären Endothel- und Mesangialzellen in
vitro untersucht. In normaler Mausniere konnte eine Tnfr1- und
Tnfr2-mRNA- und Protein-Expressionen präferentiell in Glomeruli im
Vergleich zum Tubulointerstitium nachgewiesen werden. Die
Expression von beiden TNF-Rezeptoren und die TNF-induzierte
Induktion von Tnfr2-mRNA-Expression wurde auch in vitro sowohl in
murinen glomerulären Endothel- als auch Mesangialzelllinien
bestätigt. Die prominente glomeruläre TNF-Rezeptor-Expression
korrelierte mit einer konstitutiven glomerulären mRNA-Expression
von Adhäsionsmolekülen wie Icam-1, Vcam-1, E- und P-Selektin und
Chemokinen wie Ccl2, Ccl3 und Ccl5. Eine intraperitoneale
TNF-Injektion induzierte die Expression dieser Mediatoren
präferentiell in Glomeruli. Diese in vivo TNF-Exposition führte zu
einer raschen glomerulären Akkumulation von Leukozyten
einschließlich Neutrophilen und mononukleären Phagozyten, die
mittels einer kompartimentspezifischer Durchflußzytometrie
analysiert wurden. Um Tnfr-abhängige inflammatorische Effekte in
intrinsischen glomerulären Zellen unabhängig von infiltrierenden
Leukozyten zu untersuchen, wurde eine
Microarray-Gene-Expressionsanalyse an intakten Glomeruli
durchgeführt, die aus Wildtyp und Tnfr-defizienten Mäusen isoliert
und anschließend mit TNF ex vivo stimuliert wurden. Die meisten
TNF-Effekte wurden ausschließlich durch Tnfr1 vermittelt, unter
anderem die induzierte mRNA-Expression von Adhäsionsmolekülen,
proinflammatorischen Chemokinen, Komplement-Faktoren und
proapoptotischen Molekülen. Im Gegensatz dazu fanden wir nur vier
Tnfr2-abhängig exprimierte Gene, einschließlich einer kleinen
GTPase der Rab-Familie (Rab6b). Diese Ergebnisse wurden durch
quantitative RT-PCR-Analysen von TNF-stimulierten Glomeruli und
primären Mesangialzellen bestätigt. Weitere Untersuchungen zeigten
allerdings auch einen Beitrag von Tnfr2 bei der gesteigerten
glomerulären Expression von Adhäsionsmolekülen und Chemokine nach
Stimulation mit niedrigen TNF-Konzentrationen auf. Im Gegensatz zur
Wildtyp-Kontrolle fehlte in TNF-stimulierten Tnfr1-defizienten
Glomeruli die Sekretion verschiedener proinflammatorischer
Chemokine beinahe vollständig. Interessanterweise war die
Proteinexpression auch in Tnfr2-defizienten Glomeruli signifikant
herunterreguliert. Folglich sind die meisten inflammatorischen
TNF-Effekte in Glomeruli via Tnfr1 durch die induzierte Expression
von proinfammatorischen Mediatoren wie Adhäsionsmolekülen und
Chemokinen vermittelt. Darüber hinaus dürfte Tnfr2 zu dieser
inflammatorischen Antwort beitragen, wenn Glomeruli niedrigen
TNF-Konzentrationen ausgesetzt sind. Ferner scheint Tnfr2
posttranskriptionell die Chemokinsekretion in Glomeruli nach einer
TNF-Exposition zu beeinflussen, möglicherweise durch die
Tnfr2-abhängig exprimierte Rab GTPase Rab6b, die am intrazellulären
Transport und der Sekretion von inflammatorischen Molekulen
beteiligt sein könnte. In Bezug auf Tnfr-spezifische,
anti-inflammatorische Therapien weisen die hier präsentierten
Ergebnisse somit darauf hin, dass eine selektive Tnfr1-Blockade
eine glomeruläre, insbesondere durch Granulozyten und Makrophagen
vermittelte Entzündung verbessern könnte, möglicherweise bei
geringer Hemmung immunregulatorischer und antimikrobieller
Funktionen von TNF, die redundant durch Tnfr2 vermittelt werden
könnten. Dagegen erscheint aufgrund der erhobenen Daten im
MRL/lpr-Mausmodell eine Blockade von TNF oder beider Rezeptoren bei
der Lupusnephritis, in der glomeruläre Neutrophileninfiltrate keine
entzündliche Rolle spielen, weniger erfolgversprechend.
Gleichzeitig weisen die vorliegenden Ergebnisse auf eine
immunsuppressive, die systemische Immunreaktivität beim SLE
begrenzende Funktion von Tnfr2 hin.