Authors:	Finger, Stefanie
Title:	Die Rolle von myeloiden Zellen und deren Interaktion mit inflammatorischen Mediatoren bei der Pathogenese des Myokardinfarktes
Online publication date:	24-Jan-2018
Year of first publication:	2018
Language:	german
Abstract:	Myeloide Zellen sind sowohl an der initialen Entzündungsreaktion als auch am anschließenden Heilungsprozess nach Myokardinfarkt (MI) beteiligt. Das Zusammenspiel zwischen diesen Zellen und Inflammationsmediatoren bleibt jedoch bisher unzureichend geklärt. Über Mausmodelle zur gezielten Zelldepletion sowie unter Verwendung systemischer Knock-outs sollte der kardioprotektive oder partiell negative Einfluss von myeloiden Immunzellen (Neutrophile, Monozyten/Makrophagen) und interagierenden Mediatoren (Interferon-gamma, Tumornekrosefaktor-alpha, Cathelicidin) bei der Pathogenese des MI näher untersucht werden. Des Weiteren sollte die Charakterisierung der unterschiedlichen Effekte auf den Inflammationsverlauf und auf den funktionalen Phänotyp - abhängig vom Zeitpunkt nach MI - dazu dienen, neue immunregulatorische Therapieoptionen für die klinische Anwendung zu erschließen. Durchflusszytometrische und molekularbiologische Analysen konnten Hinweise liefern, dass myelomonozytäre Lysozym M positive (LysM+) Zellen essentiell an der Inflammationsantwort nach MI beteiligt sind. Anhand von echokardiografischen sowie histologischen Untersuchungen konnte zudem gezeigt werden, dass die Entzündungs- sowie Reparationsmechanismen, welche über LysM+ Neutrophile und Monozyten/Makrophagen mediiert werden, notwendig für das „cardiac remodeling“ und die kardiale Funktion nach MI sind. Der antikörpervermittelte Eingriff in die Zellmobilisierung sowie genetisch ausgeschaltete Aktivierungsmechanismen nach MI zeigten eine signifikante Reduktion der Neutrophilen- und Monozyten-Chemotaxis sowie eine verminderte Expression an Inflammationsmarkern. Des Weiteren hängt die neutrophilenabhängige Monozyten-Chemotaxis essentiell von neutrophilstämmigen granulären Proteinen (Cathelicidinen) ab - sowohl die „granulocyte differentiation antigen-1“ (Gr-1+) Neutrophilen-Defizienz als auch der über Cathelicidinmangel herbeigeführte Monozytendefizit führten zu einer chemotaktischen sowie systolischen Dysfunktion und war mit einem Anstieg der Mortalität nach MI assoziiert. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass proinflammatorische Zytokine (IFN-γ, TNF-α) die myelomonozytäre Zellrekrutierung beim MI vermitteln. Das inflammatorische Verhalten myeloider Zellen nach MI ist hierbei von der Ifngr1 Expression in myelomonozytären Zellen und von einem funktionalen „IFN-γ-signaling“ abhängig. Es konnte zudem ein direkter Zusammenhang zwischen der neutrophilenabhängigen Monozyten-Chemotaxis und dem „IFN-γ-signaling“ nach MI hergestellt werden. Welche Zellpopulation für den zeitigen Anstieg des IFN-γ Level im infarzierten Myokard verantwortlich ist, muss noch geklärt werden. Möglicherweise kommen insbesondere gamma:delta T-Zellen oder „innate lymphocyte cells“ in Frage. Anhand der Resultate dieser Dissertation konnte das für die Infarktheilung wichtige Zusammenspiel von myelomonozytären Zellen, Chemokinen, Zytokinen sowie granulozytären Peptiden weiter analysiert werden. Die gewonnenen Untersuchungsergebnisse tragen zu einem besseren Verständnis der Pathogenese des Myokardinfarktes in Hinblick auf die immunmodulatorische Funktion myeloider Zellen sowie interagierender Mediatoren bei. Ein wichtiger Aspekt bei der Suche nach geeigneten Therapiemöglichkeiten nach MI stellt die gezielte Verminderung der inflammatorischen Beschädigung des Myokards und damit verbundene Reduktion von pathophysiologischen Veränderungen dar. Strategien, welche myelomonozytäre Zellen betreffen, müssen zudem die Zelldiversität, den Zeitpunkt der Zellinfiltration und die Gewebelokalisierung mit einbeziehen. Mit den Erkenntnissen dieser Arbeit sollten zukünftige therapeutische Methoden zur Verhinderung von Herzinsuffizienz nach MI den potentiell positiven Einfluss der zeitigen Neutrophileninfiltration ins infarzierte Myokard mit berücksichtigen. Myeloid cells are involved in the initial injury as well as in the later healing mechanisms of myocardial infarction (MI). However, the exact interactions between these cells and inflammatory mediators remain insufficiently understood. The aim of the study was to investigate the cardio protective or in part adverse role of myeloid immune cells (lysozyme M positive, granulocyte-receptor 1 positive cells) and interacting mediators (interferon gamma, tumor necrosis factor alpha, cathelicidin) on cardiac injury and healing by using mouse models for targeted cell depletion and systemic knock-outs. Depending on the time point after induction of MI different effects on the inflammatory processes and on the functional phenotype should be characterized in order to find new immunoregulatory therapeutic possibilities for clinical application. Flowcytometric and molecular analyses have shown that myeloid LysM+ cells are involved in the inflammatory response after MI. It was also shown by echocardiographic and histological investigations that inflammatory processes and repair mechanisms - mediated by LysM+ neutrophils and monocytes/macrophages - are necessary for cardiac remodeling and cardiac function after MI. The antibody mediated intervention in cell mobilization as well as genetically knocked out activation mechanisms resulted in a significant reduction of the neutrophil and monocyte chemotaxis as well as a reduced expression of inflammatory markers. After MI neutrophils are required for the monocyte chemotaxis. Additionally, the neutrophil dependent monocyte chemotaxis essentially relies on neutrophil-bound granular proteins. Both Gr-1+ neutrophil deficiency and monocyte deficiency caused by the lack of cathelicidin led to chemotactic as well as systolic dysfunction and was associated with an increase in mortality. Moreover, it has been shown that inflammatory cytokines (IFN-γ, TNF-α) mediate the myeloid cell recruitment and play an essential role in survival and cardiac remodeling following MI. The inflammatory behavior of myeloid cells depends on the Ifngr1 expression in myeloid cells and on a functional IFN-γ signaling. In addition, a direct link between the neutrophil dependent monocyte chemotaxis and the IFN-γ signaling according to MI could be established. The cell population which is responsible for the early increase of the IFN-γ level in the infarcted myocardium still has to be detected - possibly γ:δ T-cells or ILCs are in charge of it. The interplay between myeloid cells, chemokines, cytokines and granulocytic peptides, which is important for infarct healing, could be further analyzed. The results of this investigation contribute to a better understanding of the pathogenesis of MI with regard to the immunomodulatory function of myeloid cells as well as interacting mediators. Therapeutic methods to improve post-MI heart failure and targeting myeloid cells must include tissue localization, cell diversity and timing. The data of this study indicate that therapeutic strategies to oppose the inflammatory injury in MI must consider as well the potentially beneficial effect of the early neutrophil influx into the infarcted myocardium.
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 04 Medizin
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-2834
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000018374
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Appears in collections:	JGU-Publikationen