Einfluss proinflammatorischer Zytokine auf die A-beta-Sekretion mononukleärer Phagozyten

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2009-11-19
Issue Year
2009
Authors
Brandner, Sebastian
Editor
Abstract

Background and aims Alzheimers disease (AD) is a progressive neurodegenerative illness and the most frequent cause for dementia. One of the main neuropathological findings in AD are senile β-amyloid depostis (plaques) in the brain parenchyma and in the walls of cerebral vessels. Their major components are A-peptides which are generated by proteolytic cleavage of the β-amyloid-precursor-protein (βAPP). Some findings suggest, that microglia and peripheral mononuclear cells, which both have common precursors and are part of the mononuclear phagocyte system (MPS), participate in the production of amyloid-deposits. Cleavage of βAPP results in the release of different Aβ-peptide species with heterogenous N- and C-termini. Additionally, a hallmark of AD pathology is the presence of other mediators of inflammation, such as interleukin-1β (IL-1β), interleukin-6 (IL-6), tumor-necrosis-factor-alpha (TNF alpha), granulocyte-macrophage-colony-stimulating-factor (GM-CSF). These cytokines are elevated within amyloid plaques, in serum and cerebrospinal fluid of AD-patients. The aim of this work was to investigate, in which way inflammatory cytokines influence the secretion of Aβ-peptides by cells of the MPS. Methods Human monocytes and macrophages and chicken-microglia were stimulated with different concentrations of IL-1β, IL-6, TNF alpha and GM-CSF. Subsequently, Aβ-peptides secreted into the cell culture supernatants were detected by SDS-PAGE and Western-immunoblot analysis and were quantified by densitometry. Differences in total release of Aβ-peptides and changes in the Aβ-peptide release pattern were investigated. Results and findings Total Aβ-peptide release of human monocytes was increased after stimulation with GM-CSF, but the propotion of single Aβ-peptide variants (Aβ release pattern) did not change. These findings were reproduced under different conditons of cultivation. IL-6 increased the total Aβ-peptide release of monocytes, macrophages and microglia. Additionally, IL-6 stimulation of macrophages lead to changes in the proportions of particular Aβ species. TNF-alpha and IL-1β did not influence the secretion of Aβ-peptide by mononuclear cells. Conclusions These findings suggest, that mononuclear cells increase their Aβ-peptide secretion under proinflammatory conditions. This was demonstrated by stimulation with IL-6 and GM-CSF. Inhibition of these cytokines might be a possible phamacological option for the treatment of AD.

Abstract

Hintergrund und Ziele Die Alzheimer-Krankheit (AK) ist eine progressive neurodegenerative Erkrankung und die häufigste Ursache für Demenz. Einer der wichtigsten neuropathologischen Befunde bei der AK sind die senilen β-Amyloid-Ablagerungen (Plaques) im Hirnparenchym und den zerebralen Blutgefässwänden. Hauptbestandteil der Plaques sind Aβ-Peptide, die durch proteolytische Spaltung des β-Amyloid-Vorläuferproteins (βAPP) generiert werden. Einige bisherige Untersuchungen deuten darauf hin, dass Mikroglia und transmigrierte monozytäre Zellen aus der Peripherie, welche gemeinsame Vorläufer haben und zum monozytären Phagozytensystem (MPS) gehören, an der Produktion von Aβ-Peptiden beteiligt sein können. Dabei werden verschiedene Aβ-Peptid-Spezies mit heterogenen C- und N-Termini freigesetzt. Neben Mikroglia spielen bei der Pathogenese der AK auch andere inflammatorische Mediatoren, wie Interleukin-1 (IL 1β), Interleukin 6 (IL-6), Tumor-Nekrose-Faktor-alpha (TNF-alpha), Granulozyten-Makrophagen Kolonie stimulierender Faktor (GM CSF) eine bedeutende Rolle. Diese Zytokine sind in der Umgebung von β Amyloid-Plaques, im Serum oder Liquor von Alzheimer-Patienten erhöht. Ziel dieser Arbeit ist es, zu untersuchen, in wie weit die Sekretion von Aβ-Peptiden durch Zellen des MPS unter der Stimulation mit proinflammatorischen Zytokinen beeinflusst wird. Methoden Humane Monozyten und Makrophagen sowie Hühnchen-Mikroglia wurden mit verschiedenen Konzentrationen der Zytokine IL-1β, IL-6, TNF alpha und GM CSF stimuliert. Anschließend wurden die sezernierten Aβ-Peptide in den Zellkulturüberständen durch Aβ-SDS Gelelektrophorese und Western-Immuno-Blot bestimmt und densitometrisch quantifiziert. Dabei wurden Veränderungen der Aβ-Gesamtsekretion sowie mögliche Veränderungen des Aβ-Sekretionsprofils unter Zytokin-Stimulation untersucht. Ergebnisse und Beobachtungen Die Aβ-Gesamtsekretion humaner Monozyten war nach Stimulation mit GM CSF erhöht, die Verhältnisse der einzelnen Aβ-Peptide zueinander (Aβ-Sekretionsmuster) blieben jedoch unverändert. Diese Beobachtungen konnten unter verschiedenen Kultivationsbedingungen reproduziert werden. IL-6 stimulierte die Aβ-Gesamtsekretion von Monozyten, Makrophagen und Mikroglia. Bei Makrophagen führte IL-6 zudem zu einer Veränderung einzelner Anteile von Aβ Spezies an der Gesamtsekretion. TNF alpha und IL-1β hatten keinen Einfluss auf die Aβ-Peptidsekretion mononukleärer Zellen. Praktische Schlussfolgerungen Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass monozytäre Zellen unter proinflammatorischen Bedingungen eine gesteigerte Sekretion von Aβ Peptiden aufweisen können. Dieser Effekt konnte nach Stimulation mit IL 6 und GM-CSF nachgewiesen werden. Die Hemmung der Wirkung dieser Zytokine könnte eine mögliche zukünftige pharmakologische Option bei der Therapie der Alzheimer Krankheit darstellen.

DOI
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