VL Proteine Duschl 2
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Chemokine Prof. Dr. Albert Duschl Was ist ein Chemokin? „Chemokine … sind eine Superfamilie von mindestens 50 untereinander verwandten proinflammatorischen Cytokinen (20 bis 50% Sequenzhomologie) mit rel. Molekülmassen zwischen 8 und 10 kDa ...“ Drössler/Gemsa: Wörterbuch der Immunologie Chemokine werden nicht immer zu den Cytokinen gerechnet, sie haben aber als immunregulierende Hormone jedenfalls einen engen Zusammenhang. Die Strukturen der Chemokine sind untereinander homolog, und die Rezeptoren sind alles G-Protein gekoppelte 7-HelixRezeptoren. Allerdings ... die Chemokine verwenden ihre Rezeptoren redundant und promiskuitiv. © Paul: Fundamental Immunology Chemokine: CC und CXC Chemokine sind Chemo-Attraktoren für Immunzellen. Ausserdem sind Chemokine u.a. an der Aktivierung von Leukozyten und Endothelzellen beteiligt. Es gibt zwei grosse Familien, die CC und die CXC Chemokine. Die Bezeichnung richtet sich nach zwei konservierten N-terminalen Cysteinen die bei CC Chemokinen in der Sequenz direkt benachbart liegen, während bei CXC Chemokinen noch eine Aminosäure dazwischen liegt. Chemokine sind in ihrer aktiven Form Homodimere. Die Strukturen der Monomere für CC und CXC Chemokine sind sehr ähnlich, aber die Dimerstrukturen unterscheiden sich. Rechts ist ein Monomer dargestellt. reference.findtarget.com Chemokinfamilien CCL: MCP1-5, MIP-1, RANTES, Eotaxin 1-3 etc. Moderne Namen: CCL1, CCL2 etc. CXCL: IL-8, GRO, NAP-2, SDF-1, IP-10 etc. Moderne Namen: CXCL1, CXCL2 etc. CXC Chemokine binden an Rezeptoren mit der Bezeichnung CXCR, CC binden an eine Reihe von CCR. Man kennt 28 Vertreter. CXC Chemokine wirken hauptsächlich auf Neutrophile, CC Chemokine eher auf Makrophagen und T-Zellen. Diese Regel hat aber viele Ausnahmen. Von den CXC Chemokinen sind 17 Vertreter bekannt. Es existieren neben CC und CXC auch noch zwei Mini-Familien: Es gibt zwei CL Chemokine (Lymphotactin a und b) und ein C(X)3CL Chemokin (Fractalkin). © Ferencik et al.: Wörterbuch Allergologie und Immunologe Funktionen Die Migration von Leukozyten ins Gewebe erfolgt in vier Phasen: Rollen, Aktivierung, feste Adhäsion, Diapedese. Chemokine sind in der zweiten Phase entscheidend. Nach dem Eindringen in das Gewebe wanderen die Zellen Chemokingradienten nach, die für eine Zelltyp-spezifische Lokalisierung sorgen. Es sind in der Regel mehrere Chemokine beteiligt. © Schütt/Bröker: Grundwissen Immunologie Chemokinrezeptoren und AIDS Trotz der Redundanz von Liganden und Rezeptoren gibt es auch spezifische Wirkungen. Mit der Mutation CCR5Δ bekommen Sie z.B. bei HIV-Exposition mit geringerer Wahrscheinlichkeit AIDS. HIV muß sehr schnell in Zellen gelangen, da das Virus an sich sehr unstabil ist. Primärer Rezeptor ist das CD4 Antigen auf T-HelferZellen und Makrophagen. Als Co-Rezeptor dienen dabei verschiedene Chemokinrezeptoren. Man kennt mehrere Mutationen in Chemokinen oder ihren Rezeptoren die HIV-Infektion von Zellen blockieren. Evolution? Pest? Oder eher Pocken? Inzidenz von CCR5Δ in Österreich: Knapp 10% Heterozygote, <1% Homozygote. © Paul: Fundamental Immunology © DK World History Atlas, Dorling Kindersley, London Keine Therapie, aber immerhin… Die normale HAART (highly active anti-retrovital therapy) bei AIDS beruht typischerweise auf zwei NukleosidAnaloga als RT-Hemmern, und einem nicht-Nukleosid als RT-Hemmer oder einem Hemmstoff der HIV-Protease. Gentherapie mit CXC5Δ Stammzellen hat in einem Testpatienten immerhin längere Zeit das Vitus kontrolliert. Klinische Versuche laufen, aber bisherige Ergebnisse mit Gentherapie bei anderen Erkrankungen waren nicht immer ermutingend. © Hütter et al. N Engl J Med 2009; 360:692-698 The immunologists dilemma Es gibt so viele unterschiedliche Agenzien die das Immunsystem aktivieren, hemmen oder modulieren können: Viren, pathogene und nicht pathogene Bakterien, Pilze, Parasiten, bakterielle Fragmente und Komponenten, andere Biologika, anorganische Chemikalien und Partikel, organische Chemikalien und Partikel, künstlich hergestellte – etc. etc. Nur in Eppendorf-Caps oder in Mäusen hat man jeweils einen dieser Stimuli vorliegen. Welche Parameter (Endpoints) soll man testen? Wann? Wo? © A. Duschl/S. Grunewald Informationsträger Chemokine eignen sich als gut messbare Signale die den Status des Immunsystems repräsentieren. Sie werden sezeniert (in Zellkulturüberstand, Blut, Lymphe…). Sie sind gut meßbar (ELISA, RT-PCR, Flow cytometrie…). Es gibt eine begrenzte Anzahl davon (Folie 2: Mindestens 50, Folie 4: 48). Einige sind sehr spezialisiert, andere haben eher allgemeine Aufgaben. Man weiß vorher oft bereits was man erwarten kann. Das Chemokin- (und Cytokin-) Muster enthält Informationen über Art, Verlauf und Intensität einer Immunantwort. © The New Yorker Effect of NPs on NHBE cells IL-6 secretion of NHBE cells 175 10x dil 150 2x dil Stock 125 Relative cytokine secretion 100x dil 150 100 75 75 50 50 25 25 Au 13nm CoO IL-6 secretion of NHBE cells + TNFa 175 150 Fe3O4 100x dil 10x dil 2x dil Stock Au 3.4nm 100 100 75 75 50 50 25 25 CoO CoO 150 125 Au 13nm Au 13nm IL-8 secretion of NHBE cells + TNFa 175 125 Au 3.4nm 100x dil 10x dil 2x dil Stock 125 100 Au 3.4nm IL-8 secretion of NHBE cells 175 Fe3O4 Ein Beispiel aus unserem Laboralltag. IL-8 a.k.a. CXCL8. Au 3.4nm Au 13nm CoO Fe3O4 100x dil 10x dil 2x dil Stock Fe3O4
