Proteasome composition in peripheral blood cells of COPD patients

Urmann, Andrea (2023): Proteasome composition in peripheral blood cells of COPD patients. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

COPD is one of the leading causes of death worldwide (Vogelmeier et al., 2017). It is characterized by chronic inflammation and irreversible lung function decline (Pauwels et al., 2001). The proteasome is essential for many cellular functions including protein quality control, apoptosis, cell signaling and immune response (Coux et al., 1996; Meiners et al., 2014). In immune cells and upon induction by inflammatory cytokines, the standard proteasome is replaced by the immunoproteasome. Dysfunction of the proteasome system is suspected to play a role in the pathogenesis of COPD and emphysema (Min et al., 2011; Yamada et al., 2015). Kammerl et al. recently analyzed the influence of cigarette smoke and COPD on the immunoproteasome in the lung. They found that immunoproteasome mRNA expression was decreased in bronchioalveolar lavage (BAL) cells and explanted lung tissue from COPD patients (Kammerl et al., 2016). This thesis aimed to determine proteasome expression and activity in peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of COPD patients and thereby evaluate proteasome function as a potential diagnostic marker for COPD. PBMCs of 32 COPD patients and 24 healthy control subjects were analysed regarding mRNA expression, protein levels and activity of proteasome and immunoproteasome subunits. Of note, both immunoproteasome subunit expression and activity were increased in peripheral blood immune cells of COPD patients. These data suggest that systemic immune cells show distinct functional alterations in COPD patients that are different from lung resident cells. Since this study showed an increased activity of the proteasome in COPD PBMCs, a use as a diagnostic biomarker seems feasible. Further investigations in a larger population could provide the statistical power necessary for potential clinical implementation.

Abstract

Die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) ist eine der führenden Todesursachen weltweit (Vogelmeier et al., 2017). Diese Erkrankung ist durch eine irreversible Abnahme der Lungenfunktion und chronisch entzündliche Prozesse gekennzeichnet (Pauwels et al., 2001). Das Proteasom spielt eine wichtige Rolle für viele Zellfunktionen wie zum Beispiel den Abbau geschädigter und fehlgefalteter Proteine, Apoptose und das Immunsystem (Coux et al., 1996; Meiners et al., 2014). In Immunzellen und als Antwort auf inflammatorische Zytokine wird das Standardproteasom durch das Immunoproteasom ersetzt. Es wird vermutet, dass Störungen im Zusammenhang mit dem Proteasom bei der Pathogenese von COPD eine Rolle spielen (Min et al., 2011; Yamada et al., 2015). In einer Studie von Kammerl et al. wurde kürzlich gezeigt, dass die Expression des Immunoproteasoms in BAL-Zellen von COPD-Patienten vermindert ist (Kammerl et al., 2016). Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, diesen Zusammenhang in Immunzellen des periphervenösen Blutes von COPD-Patienten zu untersuchen. Dadurch könnte ein neuer diagnostischer Marker für COPD gewonnen werden. Dafür wurden die mRNA-Expression, Proteinmenge und Aktivität mehrerer Proteasomuntereinheiten in PBMCs (peripheral blood mononuclear cells) von 32 COPD-Patienten und 24 gesunden Probanden verglichen. Interessanterweise war die Expression und Aktivität des Immunoproteasoms bei COPD-Patienten nicht vermindert, sondern erhöht. Da ein Zusammenhang zwischen Proteasomaktivität und COPD gezeigt werden konnte, ist eine Verwendung als Biomarker vorstellbar. Um die Umsetzung im klinischen Alltag zu ermöglichen, müssten weitere Studien mit größeren Probandenzahlen durchgeführt werden, um die statistische Aussagekraft zu verstärken.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: Proteasome, COPD, peripheral blod
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Englisch
• Datum der mündlichen Prüfung: 25. Mai 2023
• 1. Bericht­erstatter:in: Meiners, Silke