1. Generierung und Charakterisierung Aktin-modifizierender Fusionstoxine zur selektiven Hemmung der Migration und Chemotaxis humaner neutrophiler Granulozyten
- Author
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Dieterich, Julia Stefanie, Barth, Holger, and Huber-Lang, Markus
- Subjects
Fusionstoxin ,Polymorphonuclear leukocytes ,Neutrophils ,Chemotaxis ,Chemotaxi ,PMN ,Actins ,Aktin ,Neutrophile Granulozyten ,ddc:610 ,C2 Toxin ,Neutrophiler Granulozyt ,DDC 610 / Medicine & health ,Actin - Abstract
Die vorliegende Arbeit behandelt die Generierung und Charakterisierung rekombinanter Aktin-modifizierender Fusionstoxine mit dem Ziel der selektiven Inhibition der Chemotaxis humaner neutrophiler Granulozyten. Der klinische Hintergrund dieser Zielsetzung liegt in der Behandlung von Polytraumapatienten. Das Erleiden eines stumpfen Thoraxtraumas verschlechtert die Prognose polytraumatisierter Patienten signifikant. Grund dafür ist vermutlich eine systemische Entzündungsreaktion, die im weiteren Verlauf oftmals zur Entstehung des Acute Respiratory Distress Syndrome‘s (ARDS) führt. Eine Schlüsselrolle in der Pathogenese des ARDS spielen ins Lungenparenchym einwandernde Monozyten und neutrophile Granulozyten. Aus diesem Grund ist die Entwicklung neuartiger pharmakologischer Optionen, welche gezielt die Migration neutrophiler Granulozyten hemmen, von großem wissenschaftlichen und medizinischen Interesse. Ausgangpunkt für das neuartige rekombinante Fusionstoxin ist das clostridiale C2-Toxin, ein binäres Aktin-ADP-ribosylierendes Protein, welches aus der Enzymkomponente C2I und der Translokations- und Bindungskomponente C2IIa besteht. Durch Fusion eines spezifisch an neutrophile Granulozyten und Monozyten bindenden Peptids mit der C2I- Enzymuntereinheit wurde das neuartige P1_C2I-Toxin generiert. Dies erfolgte durch Einfügen der P1-Sequenz in das für C2I-codierende Plasmid mittels erfolgreicher Exponential Megaprimer Polymerasekettenreaktion. Anhand Zytotoxizitäts- und Zellabrundungsassays wurde ein möglicher Vergiftungseffekt von P1_C2I auf CHO-K1- Fibroblasten und epitheliale HeLa- und Vero-Zellen untersucht. Hierbei ergab sich auch über einen längeren Inkubationszeitraum von 24 Stunden mit hohen Toxinkonzentrationen keinen Anhaltspunkt für zytotoxische Effekte von P1_C2I. Aus der Versuchsreihe ging ebenfalls hervor, dass trotz der gentechnischen Modifikation des P1_C2I-Toxins die zelluläre Aufnahme in CHO-, HeLa- und Vero-Zellen bei gleichzeitiger Inkubation mit der Bindungs- und Translokationsdomäne C2IIa unbeeinträchtigt bleibt. Bei der Untersuchung des Effekts von P1_C2I auf humane neutrophile Granulozyten und promyeloischen Leukämiezellen (NB4-Zellen) zeigte sich ein von der Konzentration abhängiger 92 Zusammenfassung Vergiftungseffekt von P1_C2I in der sequentiellen in-vitro-ADP-Ribosylierung. Der direkte Vergleich bei der Vergiftung von PMNs mit P1_C2I bzw. C2I ergab keinen signifikanten Unterschied in der Analyse der ADP-Ribosylierungsstatus von Aktin. Somit ist der beobachtete Vergiftungseffekt nicht auf die gentechnische Modifikation des P1_C2I-Toxins zurückzuführen. Die Ergebnisse dieser Arbeit weisen auf einen bisher nicht näher charakterisierten, vermutlich unspezifischen Aufnahmemechanismus der C2I- Enzymuntereinheit für humane neutrophile Granulozyten und NB4-Zellen bei Inkubation mit höheren Konzentrationen des Toxins hin. Diese Aufnahmemechanismen des C2I-Toxins spielen eine möglicherweise unterschätzte Rolle. Für zukünftige, vom C2I-Toxin abgeleitete pharmakologische Wirkstoffe könnten derartige unspezifische Aufnahmemechanismen potenziell zu zahlreichen, unerwünschten Arzneimittelnebenwirkungen führen. Aus diesem Grund ist die genauere Charakterisierung dieser Aufnahmemechanismen wichtig.
- Published
- 2022
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