Die Rolle der Galektine in der Clearance und Immunogenität apoptotischer und sekundär nekrotischer Zellen

Abstract

The objective of this Ph.D. thesis was to investigate the role of galectins in clearance and immunogenicity of apoptotic and secondary necrotic cells We first monitored the potential LPS contamination of galectin preparations. We observed that almost all recombinant produced galectins were contaminated with LPS. We then tested a convenient and effective method for decontaminating the galectins. This was important to continue with further functional assays. To investigate the role of galectins during clearance, we first had to determine the binding characteristics of galectins to viable, apoptotic, secondary apoptotic ad necrotic cells. We observed that galectins display an inhomogeneous binding pattern with an increase of binding towards late stages of apoptosis. Since galectins differentially recognize apoptotic cells they may play a potentially non-redundant role in the recognition and opsonization of apoptotic cells for phagocytic clearance. This assumption was supported by the findings that opsonization of apoptotic cells with galectins increased the rate of phagocytic uptake. Furthermore, opsonization with galectins of apoptotic and secondary necrotic cells was able to shift and decrease the respective immune response, indicating that galectins may act as opsonins for dying and dead cells and play a pivotal role in directing the outcome of phagocytosis. Furthermore, pre-incubation of irradiated tumor cells with galectins decreased or even abrogated the protection from tumor development induced by tumor vaccination. This further underlined our assumption that galectins act as pivoting opsonins for dying and dead cells capable of interfering with the clearance process. Anti-galectin autoantibodies were present in sera of patients with the autoimmune diseases SLE and RA. Since the development of SLE is connected to deficiencies in clearance, the presence of anti-galectin autoantibodies may play a role in the pathogenicity of this autoimmune disease. Further examination of the functional role of galectins may reveal new aspects within the surveillance system to protect against auto-inflammation. In summary, the presented results demonstrate that galectins can actively influence the recognition and clearance of dying and dead cells and thus play a role in the inflammatory outcome of apoptotic cells uptake.Das Ziel dieser Doktorarbeit war es, die Rolle der Galektine in der Clearance und Immunogenität apoptotischer und sekundär nekrotischer Zellen zu untersuchen. Zu Beginn untersuchten wir die potentielle Kontamination der Galektin Präparationen mit LPS. Wir beobachteten, dass fast alle der rekombinant hergestellten Galektin Präparationen mit LPS kontaminiert waren. Daraufhin haben wir eine praktische und effektive Methode für die Dekontaminierung der Galektine getestet, mit der wir die Galektine für funktionelle Untersuchungen reinigen konnten. Um die Rolle der Galektine während der Clearance zu untersuchen, mussten wir zuerst die Bindung an vitale, apoptotische und nekrotische Zellen charakterisieren. Die Galektine zeigten ein in-homogenes Bindungsprofil mit der Tendenz zu einer verstärkten Bindung an spät-apoptotische Zellen. Da die Galektine apoptotische Zellen unterschiedlich stark binden, können sie eine Rolle bei der Erkennung und Opsonisierung apoptotischer Zellen für die Aufnahme durch Phagozyten spielen. Diese Annahme wurde untermauert durch die Ergebnisse, dass Opsonisierung von apoptotischen Zellen mit Galektinen deren Aufnahme durch Phagozyten erhöhte. Darüber hinaus war die Opsonisierung apoptotischer sowie sekundär-nekrotischer Zellen mit Galektine in der Lage, die Immunantwort zu verändern bzw. abzumildern. Diese Erkenntnisse deuten daraufhin, dass die Galektine als Opsonisierungsmoleküle für tote und sterbende Zellen eine zentrale Rolle spielen und in der Lage sind, das Ergebnis der Aufnahme zu beeinflussen. In einem Tumorvakzinierungsmodell konnte auch gezeigt werden, dass Prä-Inkubation mit Galektinen von bestrahlten, apoptotischen Tumorzellen in der Lage war, den Schutz, hervorgerufen durch die Vakzinierung, zu verringern oder ganz abzuschaffen. Dieses Ergebnis bestärkt die Annahme, dass Galektine als Opsonisierungsmoleküle in der Lage sind, den Clearance-Prozess zu beeinflussen. Anti-Galektin Autoantikörper wurden in Seren von Patienten mit den Autoimmunkrankheiten SLE und RA gefunden. Die Entstehung von SLE ist verbunden mit Defekten in der Clearance, und daher ist es möglich, dass anti-Galektin Autoantikörper an der Pathogenität dieser Krankheit beteiligt sind. Eine weitere Untersuchung der funktionellen Rolle der Galektine kann neue Aspekte aufdecken im Überwachungssystem zum Schutz vor Auto-Inflammation und vor Entstehung von Autoimmunkrankheiten. Zusammenfassend kann man sagen, dass die hier präsentierten Ergebnisse eine Rolle der Galektine bei der Erkennung und Clearance toter und sterbender Zellen aufzeigen und dass die Galektine in der Lage sind, die Immunantwort auf die Aufnahme apoptotischer Zellen beeinflussen können