Expression and function of GDNF family ligands and their receptors by human immune cells

GDNF (glial cell line-derived neurotrophic factor) und NTN
(Neurturin), die zwei zuerst beschriebenen Liganden der
GDNF-Familie, fungieren als Überlebens- und Entwicklungsfaktoren
für definierte Populationen von zentralen und peripheren Neuronen.
GDNF ist darüber hinaus für die Nierenentwicklung erforderlich. Für
die Vermittlung ihrer biologischen Wirkung benutzten GDNF und NTN
einen Rezeptor, der aus zwei Ketten besteht: Die
Signal-transduzierende Komponente RET wird sowohl von GDNF als auch
von NTN benutzt. RET wird von 21 Exonen kodiert und kommt in
multiplen Spleiß-Varianten vor. Für die Liganden-Spezifität ist
eine zweite Rezeptorkomponente verantwortlich, ein Mitglied der
GFR-Familie. GFRa-1 bindet präferentiell GDNF, während GFRa-2 NTN
stärker als GDNF bindet. Ziel dieser Arbeit war es, mögliche
wechselseitige Interaktionen zwischen dem Nerven- und Immunsystem
durch die GDNF-Familie zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurde
zunächst die Expression von GDNF, NTN und ihrer Rezeptoren in
gereinigten Immunzell-Subtypen untersucht. Dabei zeigte sich, dass
der Prototyp dieser Liganden-Familie, GDNF, von keiner der
untersuchten Immunzellen exprimiert wurde. Hingegen wurde das
verwandte NTN von T-Zellen, B-Zellen und Monozyten exprimiert wie
mit RT-PCR, Western Blot und Immunzytochemie gesehen wurde.
Transkripte für das zu NTN und GDNF verwandte Persephin (PSP)
wurden in Monozyten und mononukleären Zellen des peripheren Blutes
gefunden. Der Transmembran-Rezeptor RET wurde von allen
untersuchten Immunzell-Subtypen exprimiert. B-Zellen und T-Zellen
exprimierten unterschiedliche Isoformen von RET, sowohl im
extrazellulären Liganden-bindenden als auch im intrazellulären
Signal-transduzierenden Teil. Die Expression der Isoformen von RET
wurde zudem in T-Zellen und B-Zellen noch stark durch Aktivierung
reguliert. In CD8+ T-Zellen wurde auch eine bislang noch nicht
beschriebene Spleiß-Variante am 5` Ende beobachtet. Im Gegensatz zu
T-Zellen und B-Zellen exprimierten Monozyten nur die volle Länge
von RET. Auch die Liganden-bindenden Ketten GFRa-1 und GFRa-2
wurden von Immunzellen exprimiert wie mit RT-PCR und FACS gesehen
wurde. GFRa-2 war deutlich abundanter als GFRa-1. Von GFRa-2 wurden
verschiedene Isoformen in Immunzellen gefunden. In der in T-Zellen
und B-Zellen am stärksten exprimierten Isoform ist Exon 2 und 3
nicht enthalten. Dem resultierenden Protein fehlen die N-terminale
Cystein-reiche Domäne und eine N-Glykosylierungsstelle, eine
Region, die allerdings für die Bindung von NTN und die Interaktion
mit RET entbehrlich ist. Mögliche Effekte von GDNF und NTN auf
Immunzellen wurden untersucht. Dabei zeigte sich, dass GDNF und NTN
an der Regulation von TNF-alpha beteiligt sind. Wenn GDNF oder NTN
nach 5 oder 6 Tagen zu LPS+IFN-g stimulierten Blutzellen oder zu
ConA aktivierten T-Zellen gegeben wurde, dann war nach weiteren 24
h der TNF-a-Gehalt im Überstand reduziert. Weitere Experimente
wiesen daraufhin, dass diese Reduktion des TNF-a-Gehalts auf eine
verstärkte Aufnahme oder Verbrauch zurückzuführen ist.
Proliferation, Expression von Aktivierungsmarkern (HLA-DR, CD38,
CD40, CD69, CD86) oder Produktion von IFN-g und IL-4 wurden durch
GDNF und NTN nicht beeinflusst. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit,
dass Immunzellen den neurotrophen Faktor NTN produzieren und
Rezeptoren für GDNF und NTN besitzen. Multiple Isoformen der
Signal-transduzierenden Kette RET wurden exprimiert und durch
Aktivierung reguliert. NTN und GDNF regulierten in aktivierten
T-Zellen und Monozyten die Aufnahme oder den Verbrauch von TNF-a.
Diese Befunde weisen daraufhin, dass Immunzellen miteinander und
auch mit dem Nervensystem mit Hilfe der GDNF-Familie interagieren
können.