Interleukin-6 Signaltransduktionswege in Gliazellen

Entzündungsreaktionen sind eine Antwort auf Verletzungen, Infektionen und andere Formen der Irritation. Immer mehr Hinweise deuten darauf hin, daß solche Prozesse im zentralen Nervensystem (ZNS) eine primäre Ursache für neuronale Schädigungen sind, die im weiteren zu neurodegenerativen Erkrankungen führen können. Interleukin-6 (IL-6) ist ein pleiotroper Botenstoff und ein Hauptvermittler der Antwort auf Verletzungen und Entzündungen im ZNS. Seine Signale werden über den IL-6 Rezeptor vermittelt, der Membran-gebunden (IL-6R) oder in löslicher Form (sIL-6R) vorkommt. Der sIL-6R kann eine Signalübertragung in Zellen vermitteln, die keinen Membran- gebundenen Rezeptor besitzen. Dieser Prozeß wird als "trans-signaling" bezeichnet und scheint eine Rolle im chronischen Verlauf des Entzündungsprozesses zu spielen. Beide Rezeptoren interagieren mit der Membran- gebundenen Rezeptoruntereinheit Glycoprotein (gp)130, über deren Tyrosin-Phosphorylierungsstellen zwei verschiedene Signaltransduktionsmechanismen aktiviert werden. IL-6 vermittelte Pathologien, die an transgenen Tieren untersucht wurden, werden vor allem einem Ungleichgewicht zwischen diesen beiden Signalwegen zugeschrieben. Durch die Züchtung von mutanten Mäusen, denen gp130- Phosphorylierungsstellen jeweils eines der beiden Signalwege fehlen, kann zwischen diesen Wegen unterschieden werden. Ziel des vorliegenden Projektes ist es daher: (1) anhand von Primärzellkulturen, die aus diesen mutanten Mäusen gewonnen werden, den Beitrag der einzelnen Signaltransduktionswege an der Aktivierung von Mikroglia und Astrozyten zu untersuchen sowie zu überprüfen, zu welchem Teil der Membran-gebundene bzw. der lösliche Rezeptor die IL-6 vermittelten Effekte mediiert. (2) mit IL-6 stimulierte Gliazellen mittels Genexpressionsanalyse nach Unterschieden in der Genexpression zu screenen und wichtige Gene auszuwählen, deren Expression in Mikroglia und Astrozyten unterschiedlich reguliert wird. (3) in vivo die Genexpression und Lokalisation der ausgewählten Gene in Abhängigkeit der Signalvermittlung über IL-6R bzw. sIL-6R zu untersuchen. Zu diesem Zwecke werden dahingehend transgen veränderte Tiere verwendet. Zusammenfassend kann davon ausgegangen werden, dass Untersuchungen zur Regulation und Balance dieser Signaltransduktionswege in Gliazellen zu einem besseren Verständnis von Entzündungsprozessen im Gehirn beitragen werden. Es kann erwartet werden, dass die Resultate dieser Studie nicht nur grundlegende Informationen zur weiteren Analyse der Funktion von IL-6 im ZNS liefern, sondern daß ein vertiefendes Verständnis von Transsignaling-Prozessen erhalten wird, das als Basis für neue Ansätze bei der Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen, die entzündliche oder verletzungsbedingte Prozesse beinhalten, dienen kann.

Interleukin-6 (IL-6) ist ein wichtiger Botenstoff in der Antwort des Wirts auf eine Infektion oder auf eine Verletzung im zentralen Nervensystem. Im vorliegenden Projekt haben wir ein neues, bisher als solches nicht beschriebenes IL-6 reguliertes Gen namens Strawberry Notch Homolog 2 (Sbno2) gefunden, dessen Expression vor allem in Astrozyten aber nicht nur durch IL-6, sondern auch durch andere Entzündungs-Botenstoffe reguliert werden kann. Gliazellen, vor allem Astrozyten und Mikroglia, spielen eine tragende Rolle bei der Erhaltung einer gesunden Funktion des Gehirns. Sie sind die primären Abwehrzellen und können aktiviert werden, um einen möglichen pathogenen Angriff abzuwehren und ein physiologisches Gleichgewicht wieder herzustellen. Bei chronischer oder zu starker Aktivierung kann dies jedoch auch zu erheblichem Schaden führen. Ein Botenstoff, der diese Aktivierung auslösen kann, ist IL-6, und Überproduktion von IL-6 in Astrozyten kann in Mäusen zu Neurodegeneration führen. Allerdings hat IL-6 sowohl pro- als auch anti- inflammatorische Wirkungen, abhängig von der Zelle, auf die es wirkt. Um die genaueren Mechanismen dahinter zu verstehen ist es wichtig, seine zellspezifischen Wirkungen zu untersuchen. Im Zuge unserer Untersuchungen haben wir ein neues, bei Entzündungen aufreguliertes, bisher in diesem Zusammenhang noch nicht beschriebenes Gen namens Sbno2 gefunden. In Kulturen von Mauszellen konnten wir zeigen, dass dieses Gen als primäre Antwort auf IL-6, aber auch durch andere wichtige pro-inflammatorische Botenstoffe in Astrozyten stark aufreguliert wird. Weiters zeigten wir eine sehr kurze Lebenszeit der kodierenden Ribonukleinsäure, was auf eine strenge Kontrolle der Expression und eine regulatorische Funktion des Proteins schließen lässt. In vivo fanden wir, dass auch bei systemischer Entzündung eine Aufregulation vor allem in Astrozyten sowie in Zellen des Choroid Plexus stattfindet, wobei auch andere Zellen zur Expression fähig sind. Aus den hier gewonnenen Ergebnissen, sowie bisherigen Berichten und aus dem Vergleich mit verwandten Proteinen aus anderen Organismen vermuten wir, dass das SBNO2 Protein in die Regulation der Transkription involviert ist und eine Rolle bei der Änderung der Genexpression bei Aktivierung von Astrozyten spielt. Wir haben ein bisher völlig unbekanntes Gen der akuten Entzündungsphase entdeckt. Aufgrund der Vielzahl an Faktoren, die zur Aufregulation von Sbno2 führen können, und der Vielzahl an Zelltypen, die dazu fähig sind, ist eine komplexe Involvierung in verschiedene physiologische wie pathologische Prozesse zu erwarten.