Reverse signaling von membranständigem TNF in Monozyten von gesunden Spendern und Patienten mit rheumatoider Arthritis

• Antragstellerin: Professorin Dr. Manuela Rossol
• Fachliche Zuordnung: Rheumatologie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 182069600

• Erstellungsjahr: 2015

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Monozyten von Patienten mit rheumatoider Arthritis (RA) exprimieren häufiger membranständiges TNF als Gesunde, und retrogrades, reverses Signaling über diese transmembranen TNF-Moleküle (tmTNF) ist ein relevantes Signal mit vom immunologischen Kontext abhängigen Effektormechanismen. Das Enzym TACE, welches tmTNF in lösliches TNF schneidet, wird von RA Monozyten im Vergleich zu gesunden Kontrollen nicht differentiell exprimiert. Das Auslösen von tmTNF Reverse Signaling durch plattengebundenen TNFR2 führte in Monozyten von RA-Patienten zur Produktion von IL-1β, TNF, IL-6 und IL-8, außerdem zum vermehrten Shedding von TNFR1 und IL-1R2. Das Auslösen von tmTNF Reverse Signaling durch löslichen TNFR2 führte in Monozyten von RA- Patienten zu keiner Zytokinproduktion, aber zur Apoptose. Zwei mögliche Signaltransduktionsmechanismen sind die Dephosphorylierung der intrazellulären Domäne von tmTNF und die intramembrane Spaltung von tmTNF durch die Enzyme SPPL2a/b. Das Auslösen von pro-inflammatorischen tmTNF Reverse Signaling durch plattengebundenen TNFR2 führte in Monozyten von gesunden Kontrollen und RA- Patienten zu keiner Dephosporylierung von tmTNF. Ebenso hatte das Auslösen von antiinflammatorischen tmTNF Reverse Signaling durch löslichen TNFR2 keinen Effekt. Die konstitutive Phosphorylierung von tmTNF unterschied sich nicht zwischen Monozyten von gesunden Kontrollen und RA-Patienten. Das Enzym SPPL2a wird gleichermaßen von Monozyten von gesunden Kontrollen und RA-Patienten exprimiert. Die vier verschiedenen Spleißvarianten von SPPL2b werden differentiell von Monozyten von gesunden Kontrollen und RA-Patienten exprimiert, weitere Untersuchungen dazu sind nötig. Eine Hemmung der intramembranen Spaltung von tmTNF durch einen spezifischen Inhibitor zeigte, dass weder die Zytokinproduktion, noch die Apoptoseinduktion nach tmTNF Reverse Signaling beeinflusst werden. Eine Studie mit 20 RA-Patienten, die auf einen Therapie mit dem löslichen TNFR2:Ig eingestellt wurden, zeigte, dass Patienten, deren Monozyten vor Therapiebeginn eine hohe in vitro Spontanapoptose aufwiesen, ein besseres Therapieansprechen zeigten. RA-Patienten mit einer starken in vitro tmTNF Reverse Signaling-induzierten Apoptose in Monozyten vor Therapiebeginn zeigten wiederum ein schlechtes Therapieansprechen. Dieses Marker könnten zur Entwicklung eines diagnostischen Test genutzt werden, um vor dem Start einer anti-TNF Therapie das Therapieansprechen abschätzen zu können.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Extracellular Ca2+ is a danger signal activating the NLRP3 inflammasome through G proteincoupled calcium sensing receptors. Nat Commun. 2012;3:1329
  Rossol M, Pierer M, Raulien N, Quandt D, Meusch U, Rothe K, Schubert K, Schöneberg T, Schaefer M, Krügel U, Smajilovic S, Bräuner-Osborne H, Baerwald C, Wagner U
  
• The CD14(bright) CD16+ monocyte subset is expanded in rheumatoid arthritis and promotes expansion of the Th17 cell population. Arthritis Rheum. 2012 Mar;64(3):671-7
  Rossol M, Kraus S, Pierer M, Baerwald C, Wagner U
  
• CD56+ monocytes have a dysregulated cytokine response to lipopolysaccharide and accumulate in rheumatoid arthritis and immunosenescence. Arthritis Res Ther. 2013 Oct 1;15(5):R139
  Krasselt M, Baerwald C, Wagner U, Rossol M
  
• Deficient spontaneous in vitro apoptosis and increased tmTNF reverse signaling-induced apoptosis of monocytes predict suboptimal therapeutic response of rheumatoid arthritis to TNF inhibition. Arthritis Res Ther. 2013;15(6):R219
  Meusch U, Klingner M, Baerwald C, Rossol M, Wagner U
  
• Tumor necrosis factor receptor type I expression of CD4+ T cells in rheumatoid arthritis enables them to follow tumor necrosis factor gradients into the rheumatoid synovium. Arthritis Rheum. 2013 Jun;65(6):1468-76
  Rossol M, Schubert K, Meusch U, Schulz A, Biedermann B, Grosche J, Pierer M, Scholz R, Baerwald C, Thiel A, Hagen S, Wagner U
  
• Autocrine cytokine mediated deficiency of TRAIL induced monocyte apoptosis in rheumatoid arthritis. Arthritis Rheumatol. 2015 Apr 1
  Meusch U, Klingner M, Mathar C, Malysheva O, Baerwald C, Rossol M, Wagner U