Intra- und extrazelluläre Vesikelbildung nach Zellschädigung

Unter in vivo Bedingungen kann es in Zellen, die shear stress ausgesetzt sind (wie z.B. Endothel und Epithelzellen) ständig zu Rupturen der Plasmamembran kommen. Das sogenannte Membrane Resealing stellt die Fähigkeit von Zellen dar, auf eine solche Schädigung zu reagieren und die Membranintegrität durch schnelle Fusionsprozesse intrazellulärer Vesikel an Verletzungsstellen wiederherzustellen. Vielfach belegt ist hierbei die Beteiligung lysosomaler Vesikel sowie Enlargeosomen. In der vorliegenden Arbeit konnte erstmals eine Beteiligung ER-generierter Vesikel an diesen Reparaturprozessen der Zellmembran nachgewiesen werden. In verschiedenen experimentellen Ansätzen wurde eine Translokation von ER-Membranen an die geschädigten Areale der Zellmembran gezeigt. Eine Fusion der ER-Membranen mit der Zellmembran wurde durch den Nachweis luminaler Domänen transmembranöser ER-Proteine (CNX) sowie luminaler (löslicher) ER-Proteine (ERp57) an den Verletzungsstellen von Axonen des Rückenmarkes in vivo bestätigt. Durch die Blockade der am ERES freigesetzten COPII-Vesikel (Sar1) wurde der frühe sekretorische Transportweg vom ER zum Cis-Golgi-Netzwerk unterbunden. Damit einhergehend kam es zu einem verminderten Resealing der geschädigten Areale in der Zellmembran. Die Ergebnisse zeigen, dass die schnelle Freisetzung von ER-Vesikeln nach mechanischer Verletzung bzw. Schädigung der Plasmamembran durch bakterielle Toxine entscheidend an der Reparatur und Regenerierung geschädigter Zellen beteiligt ist. Nach mechanischer Schädigung kommt es auch zur Freisetzung von exozytotischen Vesikeln, sogenannten Mikropartikeln (MP), in den extrazellulären Raum. Bisher ist weitgehend unbekannt, wie die Homöostase der externalisierten MP koordiniert wird. In der vorliegenden Arbeit wurde unter in vitro- und in vivo-Bedingungen gezeigt, dass die extrazelluläre Konzentration der MP über die Clearance mittels verschiedener Endozytose-/Phagozytoseprozesse reguliert wird. An der Internalisierung dieser Vesikel ist der Class B Scavenger-Rezeptor CD36 beteiligt. Eine Blockade dieses Rezeptors in vitro zeigte eine deutliche Reduktion der Aufnahme von MP in phagozytosefähige Zellen. In vivo konnte eine CD36-abhängige Reduktion der MP-Aufnahme in verschiedenen Organen (vor allem Niere, Milz) in CD36-defizienten Tieren im Vergleich zu Kontrolltieren nachgewiesen werden. Des Weiteren wurden unter in vitro-Bedingungen Unterschiede bei der Internalisierung normaler und karzinomatöser MP nachgewiesen. Im Gegensatz zur zellulären Aufnahme von MP aus nicht-transformierten Zellen, wurden MP aus karzinomatösen Zellen nicht über Endozytose/Phagozytose internalisiert. Hingegen kam es hierbei zu einer Fusion von karzinomatösen MP mit der Membran der Akzeptorzelle, einem Mechanismus, der an der Transformation normaler Zellen in karzinomatöse Zellen beteiligt sein könnte. Insgesamt gesehen wurde hierdurch gezeigt, dass MP über Endozytose/Phagozytose in Zellen internalisiert werden, und dass dies organspezifisch über den Scavenger Rezeptor CD36 vermittelt wird

Intra- und extrazelluläre Vesikelbildung nach Zellschädigung

Unter in vivo Bedingungen kann es in Zellen, die shear stress ausgesetzt sind (wie z.B. Endothel und Epithelzellen) ständig zu Rupturen der Plasmamembran kommen. Das sogenannte Membrane Resealing stellt die Fähigkeit von Zellen dar, auf eine solche Schädigung zu reagieren und die Membranintegrität durch schnelle Fusionsprozesse intrazellulärer Vesikel an Verletzungsstellen wiederherzustellen. Vielfach belegt ist hierbei die Beteiligung lysosomaler Vesikel sowie Enlargeosomen. In der vorliegenden Arbeit konnte erstmals eine Beteiligung ER-generierter Vesikel an diesen Reparaturprozessen der Zellmembran nachgewiesen werden. In verschiedenen experimentellen Ansätzen wurde eine Translokation von ER-Membranen an die geschädigten Areale der Zellmembran gezeigt. Eine Fusion der ER-Membranen mit der Zellmembran wurde durch den Nachweis luminaler Domänen transmembranöser ER-Proteine (CNX) sowie luminaler (löslicher) ER-Proteine (ERp57) an den Verletzungsstellen von Axonen des Rückenmarkes in vivo bestätigt. Durch die Blockade der am ERES freigesetzten COPII-Vesikel (Sar1) wurde der frühe sekretorische Transportweg vom ER zum Cis-Golgi-Netzwerk unterbunden. Damit einhergehend kam es zu einem verminderten Resealing der geschädigten Areale in der Zellmembran. Die Ergebnisse zeigen, dass die schnelle Freisetzung von ER-Vesikeln nach mechanischer Verletzung bzw. Schädigung der Plasmamembran durch bakterielle Toxine entscheidend an der Reparatur und Regenerierung geschädigter Zellen beteiligt ist. Nach mechanischer Schädigung kommt es auch zur Freisetzung von exozytotischen Vesikeln, sogenannten Mikropartikeln (MP), in den extrazellulären Raum. Bisher ist weitgehend unbekannt, wie die Homöostase der externalisierten MP koordiniert wird. In der vorliegenden Arbeit wurde unter in vitro- und in vivo-Bedingungen gezeigt, dass die extrazelluläre Konzentration der MP über die Clearance mittels verschiedener Endozytose-/Phagozytoseprozesse reguliert wird. An der Internalisierung dieser Vesikel ist der Class B Scavenger-Rezeptor CD36 beteiligt. Eine Blockade dieses Rezeptors in vitro zeigte eine deutliche Reduktion der Aufnahme von MP in phagozytosefähige Zellen. In vivo konnte eine CD36-abhängige Reduktion der MP-Aufnahme in verschiedenen Organen (vor allem Niere, Milz) in CD36-defizienten Tieren im Vergleich zu Kontrolltieren nachgewiesen werden. Des Weiteren wurden unter in vitro-Bedingungen Unterschiede bei der Internalisierung normaler und karzinomatöser MP nachgewiesen. Im Gegensatz zur zellulären Aufnahme von MP aus nicht-transformierten Zellen, wurden MP aus karzinomatösen Zellen nicht über Endozytose/Phagozytose internalisiert. Hingegen kam es hierbei zu einer Fusion von karzinomatösen MP mit der Membran der Akzeptorzelle, einem Mechanismus, der an der Transformation normaler Zellen in karzinomatöse Zellen beteiligt sein könnte. Insgesamt gesehen wurde hierdurch gezeigt, dass MP über Endozytose/Phagozytose in Zellen internalisiert werden, und dass dies organspezifisch über den Scavenger Rezeptor CD36 vermittelt wird

Distinct surveillance pathway for immunopathology during acute infection via autophagy and SR-BI

The mechanisms protecting from immunopathology during acute bacterial infections are incompletely known. We found that in response to apoptotic immune cells and live or dead Listeria monocytogenes scavenger receptor BI (SR-BI), an anti-atherogenic lipid exchange mediator, activated internalization mechanisms with characteristics of macropinocytosis and, assisted by Golgi fragmentation, initiated autophagic responses. This was supported by scavenger receptor-induced local increases in membrane cholesterol concentrations which generated lipid domains particularly in cell extensions and the Golgi. SR-BI was a key driver of beclin-1-dependent autophagy during acute bacterial infection of the liver and spleen. Autophagy regulated tissue infiltration of neutrophils, suppressed accumulation of Ly6C+ (inflammatory) macrophages, and prevented hepatocyte necrosis in the core of infectious foci. Perifocal levels of Ly6C+ macrophages and Ly6C- macrophages were unaffected, indicating predominant regulation of the focus core. SR-BI-triggered autophagy promoted co-elimination of apoptotic immune cells and dead bacteria but barely influenced bacterial sequestration and survival or inflammasome activation, thus exclusively counteracting damage inflicted by immune responses. Hence, SR-BI- and autophagy promote a surveillance pathway that partially responds to products of antimicrobial defenses and selectively prevents immunity-induced damage during acute infection. Our findings suggest that control of infection-associated immunopathology can be based on a unified defense operation

oxLDL Downregulates the Dendritic Cell Homing Factors CCR7 and CCL21

Introduction. Dendritic cells (DCs) and oxLDL play an important role in the atherosclerotic process with DCs accumulating in the plaques during plaque progression. Our aim was to investigate the role of oxLDL in the modulation of the DC homing-receptor CCR7 and endothelial-ligand CCL21. Methods and Results. The expression of the DC homing-receptor CCR7 and its endothelial-ligand CCL21 was examined on atherosclerotic carotic plaques of 47 patients via qRT-PCR and immunofluorescence. In vitro, we studied the expression of CCR7 on DCs and CCL21 on human microvascular endothelial cells (HMECs) in response to oxLDL. CCL21- and CCR7-mRNA levels were significantly downregulated in atherosclerotic plaques versus non-atherosclerotic controls [90% for CCL21 and 81% for CCR7 (P < 0.01)]. In vitro, oxLDL reduced CCR7 mRNA levels on DCs by 30% and protein levels by 46%. Furthermore, mRNA expression of CCL21 was significantly reduced by 50% (P < 0.05) and protein expression by 24% in HMECs by oxLDL (P < 0.05). Conclusions. The accumulation of DCs in atherosclerotic plaques appears to be related to a downregulation of chemokines and their ligands, which are known to regulate DC migration. oxLDL induces an in vitro downregulation of CCR7 and CCL21, which may play a role in the reduction of DC migration from the plaques

Distinct surveillance pathway for immunopathology during acute infection via autophagy and SR-BI

The mechanisms protecting from immunopathology during acute bacterial infections are incompletely known. We found that in response to apoptotic immune cells and live or dead Listeria monocytogenes scavenger receptor BI (SR-BI), an anti-atherogenic lipid exchange mediator, activated internalization mechanisms with characteristics of macropinocytosis and, assisted by Golgi fragmentation, initiated autophagic responses. This was supported by scavenger receptor-induced local increases in membrane cholesterol concentrations which generated lipid domains particularly in cell extensions and the Golgi. SR-BI was a key driver of beclin-1-dependent autophagy during acute bacterial infection of the liver and spleen. Autophagy regulated tissue infiltration of neutrophils, suppressed accumulation of Ly6C(+) (inflammatory) macrophages, and prevented hepatocyte necrosis in the core of infectious foci. Perifocal levels of Ly6C(+) macrophages and Ly6C(-) macrophages were unaffected, indicating predominant regulation of the focus core. SR-BI-triggered autophagy promoted co-elimination of apoptotic immune cells and dead bacteria but barely influenced bacterial sequestration and survival or inflammasome activation, thus exclusively counteracting damage inflicted by immune responses. Hence, SR-BI-and autophagy promote a surveillance pathway that partially responds to products of antimicrobial defenses and selectively prevents immunity-induced damage during acute infection. Our findings suggest that control of infection-associated immunopathology can be based on a unified defense operation

Monocytes, neutrophils, and platelets cooperate to initiate and propagate venous thrombosis in mice in vivo

Deep vein thrombosis (DVT) is a major cause of cardiovascular death. The sequence of events that promote DVT remains obscure, largely as a result of the lack of an appropriate rodent model. We describe a novel mouse model of DVT which reproduces a frequent trigger and resembles the time course, histological features, and clinical presentation of DVT in humans. We demonstrate by intravital two-photon and epifluorescence microscopy that blood monocytes and neutrophils crawling along and adhering to the venous endothelium provide the initiating stimulus for DVT development. Using conditional mutants and bone marrow chimeras, we show that intravascular activation of the extrinsic pathway of coagulation via tissue factor (TF) derived from myeloid leukocytes causes the extensive intraluminal fibrin formation characteristic of DVT. We demonstrate that thrombus-resident neutrophils are indispensable for subsequent DVT propagation by binding factor XII (FXII) and by supporting its activation through the release of neutrophil extracellular traps (NETs). Correspondingly, neutropenia, genetic ablation of FXII, or disintegration of NETs each confers protection against DVT amplification. Platelets associate with innate immune cells via glycoprotein Ibα and contribute to DVT progression by promoting leukocyte recruitment and stimulating neutrophil-dependent coagulation. Hence, we identified a cross talk between monocytes, neutrophils, and platelets responsible for the initiation and amplification of DVT and for inducing its unique clinical features

Polygenic risk scores and breast and epithelial ovarian cancer risks for carriers of BRCA1 and BRCA2 pathogenic variants

Purpose We assessed the associations between population-based polygenic risk scores (PRS) for breast (BC) or epithelial ovarian cancer (EOC) with cancer risks forBRCA1andBRCA2pathogenic variant carriers. Methods Retrospective cohort data on 18,935BRCA1and 12,339BRCA2female pathogenic variant carriers of European ancestry were available. Three versions of a 313 single-nucleotide polymorphism (SNP) BC PRS were evaluated based on whether they predict overall, estrogen receptor (ER)-negative, or ER-positive BC, and two PRS for overall or high-grade serous EOC. Associations were validated in a prospective cohort. Results The ER-negative PRS showed the strongest association with BC risk forBRCA1carriers (hazard ratio [HR] per standard deviation = 1.29 [95% CI 1.25-1.33],P = 3x10(-72)). ForBRCA2, the strongest association was with overall BC PRS (HR = 1.31 [95% CI 1.27-1.36],P = 7x10(-50)). HR estimates decreased significantly with age and there was evidence for differences in associations by predicted variant effects on protein expression. The HR estimates were smaller than general population estimates. The high-grade serous PRS yielded the strongest associations with EOC risk forBRCA1(HR = 1.32 [95% CI 1.25-1.40],P = 3x10(-22)) andBRCA2(HR = 1.44 [95% CI 1.30-1.60],P = 4x10(-12)) carriers. The associations in the prospective cohort were similar. Conclusion Population-based PRS are strongly associated with BC and EOC risks forBRCA1/2carriers and predict substantial absolute risk differences for women at PRS distribution extremes.Peer reviewe