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Li, Shuai (2016): Control of homeostasis of dendritic cells by the GTPase RhoA. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät
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Abstract

Lymphoid and non-lymphoid tissues accommodate defined numbers of dendritic cells (DCs). There, DC-life span is influenced by various components such as proliferation and cell division triggered by cytokines, maturation processes in response to extracellular inflammatory and microbial substances, as well as induction of migration and apoptosis. Previous work has demonstrated the importance of specific numbers of DCs in tissues, as changes of DC numbers or DC life span could alter immunity, tolerance or inflammation resulting in various immune diseases. However, currently it is still unknown how DC life span and homeostasis is regulated in vivo. RhoA is a member of Rho GTPase-family, which plays important roles in regulating cytoskeleton organization, proliferation, migration and survival. However, our current knowledge about RhoA-functions is based mostly on studies using dominant negative and constitutively active RhoA-mutants, which have possible unspecific effects on other members of the Rho GTPase family. Therefore, we used a LoxP/Cre recombinase approach to knock out RhoA selectively in DCs. Here we found that GTPase RhoA controlled the homeostasis of mature DCs, and deletion of RhoA caused significantly reduced numbers of CD8+CD11b- and CD11b+Esamhi DC subsets, while CD11b+Esamlo DCs remained largely unaltered. Loss of RhoA interfered with homeostatic proliferation, cytokinesis, survival and turnover of cDCs. By performing proteomic analysis, we found that a pro-survival PI3Kγ/Akt/BAD pathway was deregulated in RhoA-ko DCs. Taken together, our findings indicate that RhoA plays a critical role in regulating DC-homeostasis, deletion of which decreases DC numbers resulting in impaired immune protection.

Abstract

Sowohl lymphoide, als auch nicht-lymphoide Organe beherbergen eine definierte Anzahl von dendritischen Zellen in speziellen Nischen. Dort wird die Lebensspanne der dendritischen Zellen von vielen Parametern, wie Proliferation und Zellteilung, die durch Zytokine gesteuert wird, Reifungsprozessen, die durch extrazelluläre entzündliche oder mikrobielle Substanzen reguliert werden, und durch Auswanderung oder Apoptose beeinflusst. Frühere Arbeiten konnten zeigen, dass eine genau definierte Anzahl dendritischer Zellen in Geweben eine große Rolle spielt, da eine experimentell veränderte Zellzahl starke Auswirkungen auf Immunität, Toleranz oder Entzündungen hatten, was in verschiedenen Immunkrankheiten resultierte. Allerdings sind die molekularen Mechanismen, welche die Homeostase und Lebensspanne von dendritischen Zellen regulieren, noch immer unklar. RhoA, ein Mitglied der Rho-GTPase-Familie, ist wichtig für die Organisation der Zytoskeletts, Proliferation, Wanderung und Überleben von Zellen. Allerdings beruht unser momentanes Wissen über RhoA auf Studien, die dominant-negative und konstitutiv-aktive RhoA-Mutanten verwendeten. Dabei ist nicht auszuschließen, dass die Mutanten unspezifische Effekte auf andere Mitglieder der Rho-GTPasen-Familie haben. Um dieses Problem zu umgehen, verwendeten wir einen LoxP/Cre-Rekombinase-Ansatz, um RhoA selektiv in dendritischen Zellen zu inaktivieren. Dabei haben wir beobachtet, dass RhoA die Homeostase von dendritischen Zellen reguliert, und dass die Deletion von RhoA eine starke Reduktion von CD11b-CD8+ und CD11b+Esamhi-Subpopulationen von dendritischen Zellen bewirkt, während CD11b+Esamlo dendritische Zellen dadurch nicht beeinflusst werden. Der Verlust von RhoA beeinträchtigt die homeostatische Proliferation, Zytokinese, Überleben und Umsatz von klassischen dendritischen Zellen. Proteom-Analysen förderten einen defekten Signalweg, der das Überleben von Zellen reguliert zu Tage. Durch die Abwesenheit von RhoA, wurde der PI3Kγ/Akt/BAD Signalweg gestört. Zusammenfassend lässt sich schlussfolgern, dass unsere Resultate RhoA als zentralen Regulator der dentrischen Zell-Homeostase identifizieren, dessen Deletion die Zahl der dendritischen Zellen unter die kritische Schwelle, die für einen effizienten Immunschutz notwendig ist, reduziert.