Sleep-circadian oscillations in cytokine regulation (C08)

• Subject Area: Immunology
• Term: from 2009 to 2017
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5486356

Ergebnisse der laufenden Förderperiode zeigen eine enge funktionale Verbindung zwischen Schlaf, zirkadianer Uhr und CD4+ T-Zell-Funktion. So konnten wir zeigen, dass die Expression von pro- und anti-inflammatorischen Zytokinen durch CD4+ Zellen sowohl tageszeit- als auch schlafabhängig reguliert wird. Experimente mit murinen Thymozyten sowie Thymus- und Lymphknoten-Schnittkulturen zeigen zudem eine endogen regulierte rhythmi-sche Expression des zirkadianen Uhren-Proteins PER2, synchron zur ebenfalls rhythmischen Expression von CD40L und IFN-. In der kommenden Förderperiode sollen die Mechanismen dieses Zusammenspiels zwischen (CD4+) T-Zell-Uhr, Schlaf und Immunfunktionen herausgearbeitet werden. Unsere bisherigen Daten lassen zwei unterschiedliche Szenarios zu: (i) Nächtlicher Schlaf repräsentiert einen permissiven Zustand, der die zirkadian rhythmische Regulation der Immunfunktion ermöglicht. (ii) Schlaf selber – oder Schlafentzug – fungiert als Zeitgeber für lokale Immunzelluhren und synchronisiert so T-Zellaktivität und Aktivitätsrhythmus. Um diese Hypothesen testen zu können, haben wir Mäuse mit genetisch induziertem Komplettausfall der Uhrenfunktion sowie Tiere mit einem Defekt der Uhrenmaschinerie spezifisch in T-Zellen generiert. Mit diesen Modelltieren wollen wir das Lymphozytenprofil (Anzahl, Funktion in vivo und in vitro) von Wildtyp-Mäusen mit dem von zirkadian arhythmischen Per1/2-Doppelmutanten und Mutanten mit T-Zell-spezifischer Deletion des zirkadianen Uhrwerks (Lck-Cre x Bmal1-flox) zu unterschiedlichen Tageszeiten und Schlafbedingungen vergleichen. Die Zellen werden in vitro in Kultur mit uhr- und schlafabhängigen Faktoren (Glukokortikoide, Noradrenalin, Wachstumshormon bzw. Inhibitoren der entsprechenden Rezeptoren) behandelt und auf ihre Aktivität (Expres-sion von IL-2, IL-4, IFN-γ, IL-17) nach Stimulation mit PMA/Ionomycin hin getestet. Die abgeleiteten Prinzipien werden anschließend an menschlichen Zellen unter verschiedenen Schlafbedingungen validiert. Um den Ein-fluss der Interaktion von Schlaf und zirkadianer Uhr auf die Immunantwort auch in vivo zu untersuchen, werden die oben genannten Mausstämme zu verschiedenen zirkadianen Zeiten und unter verschiedenen Schlafbedin-gungen entweder mit Leishmanien (als Modell für eine chronische Infektion) infiziert oder mit Myelin-Oligodendrozyten-Glykoprotein (MOG; als Modell für eine chronische autoimmune Entzündung) immunisiert und anschließend der Krankheitsverlauf sowie T-Zell- und T-Zell-Uhren-Funktionen analysiert.

• DFG Programme: Collaborative Research Centres
• Subproject of: SFB 654: Plasticity and Sleep
• Applicant Institution: Eberhard Karls Universität Tübingen
• Co-Applicant Institution: Universitätsklinikum Schleswig-Holstein; Campus Lübeck
• Project Heads: Professor Dr. Henrik Oster; Professor Dr. Werner Solbach