Das Zusammenspiel der iRhom2/ADAM17 Achse und Piezo1 bei Entzündung und mechanischem Stress in der Lunge

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Ludwig
• Fachliche Zuordnung: Pharmakologie ; Pneumologie,Thoraxchirurgie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418426903

Entzündungen sowie mechanische Überbelastung des Lungengewebes sind häufig kombinierte kritische Komplikationen in der Intensivpflege von beatmeten Patienten. Die Entzündung in der Lunge kann durch die limitierte Proteolyse von Zelloberflächenmolekülen (Shedding) entscheidend moduliert werden. Das Zytokin TNF, Wachstumsfaktoren der EGF-Familie, IL-6-Rezeptoren und Zelladhäsionsmoleküle werden durch die Metalloprotease ADAM17 von der Zelloberfläche abgespalten und regulieren die Gefäßpermeabilität, die Bildung von Ödemen und die Rekrutierung von Leukozyten in der Lunge. Die Pseudoproteasen iRhom1 und 2 regulieren die Aktivität von ADAM17, indem sie deren Reifung und die Oberflächenexpression vermitteln. In der letzten Förderperiode haben wir die Rolle von iRhom2 bei Lungenentzündungen in vitro und in vivo untersucht. Wir haben die Induktion von iRhom2 in Epithel-, Endothelzellen und Makrophagen durch Entzündungsreize beschrieben und konnten zeigen, dass dies zu einer verstärkten Reifung und Oberflächenexpression von ADAM17 führt, was wiederum die Freisetzung von TNF, IL6R, JAM-A und TGFα fördert. Im Mausmodell der akuten Lungeninflammation (ALI) konnten wir bestätigen, dass iRhom2 die Freisetzung von Entzündungsmediatoren vermittelt, die die Rekrutierung von Leukozyten fördern. Wir konnten auch nachweisen, dass die ADAM17-Aktivität in Endothel- und Epithelzellen erhöht wird, wenn diese durch Scherung oder Dehnung mechanischem Stress ausgesetzt sind. Wir konnten zeigen, dass der Mechanosensor Piezo-1 entscheidend zur Aktivierung von ADAM17 in der Zellkultur und in unserem ex-vivo-Modell der isolierten, perfundierten Lunge (IPL) beiträgt. Wir vermuten, dass die iRhom2/ADAM17-Achse ein wichtiger Entzündungsfaktor in der Lunge ist, der über Piezo1 mechanisch ausgelöst werden kann. Wir wollen unsere Untersuchungen zur iRhom2/ADAM17-Achse bei akuter Lungenentzündung fortsetzen, um ihre mechanistische Bedeutung für die entzündliche Leukozytenrekrutierung in der Lunge besser zu verstehen. Dazu werden wir unsere iRhom2-defizienten Mäuse und iRhom2 überexprimierenden Mäuse im ALI Modell weiter verwenden. In einem nächsten Schritt werden wir an diesen Mäusen die Rolle der iRhom2/ADAM17-Achse bei mechanisch induzierten Lungenverletzungen im IPL Modell untersuchen. Um hierbei die Rolle des Mechanorezeptors Piezo1 als Aktivator der ADAM17/iRhom2-Achse zu verstehen, werden wir konditionale Piezo1-Knockout-Mäuse verwenden. Um einen tieferen Einblick in die mechanistische Verbindung zwischen Piezo1 und ADAM17-Aktivierung zu erhalten, werden wir die Piezo1-vermittelte Aktivierung von Kinasen und deren Rolle bei der Phosphorylierung von iRhom2 in vitro untersuchen. Das Ziel unsere Studie ist, einen neuen Weg aufzudecken, der von der mechanischen Aktivierung über Piezo1 zur Phosphorylierung von iRhom2, dann zu verstärkter ADAM17-Aktivität und schließlich zu proinflammatorischen Reaktionen in der Lunge führt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen