Authors:	Kossmann, Sabine
Title:	Die Rolle der IFN-gamma Signalübertragung und von MyD88 in der Angiotensin-II-induzierten vaskulären Dysfunkion, Inflammation und arteriellen Hypertonie
Online publication date:	25-Jul-2014
Year of first publication:	2014
Language:	german
Abstract:	Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Rolle von myelomonozytären Zellen, IFN-gamma (Interferon gamma), MyD88 (myeloid differentiation factor 88) und zugrundeliegenden Signalwege in der Angiotensin II (ATII)-induzierten vaskulären Inflammation, Dysfunktion und arteriellen Hypertonie untersucht. Wie bereits veröffentlichte Vordaten aus meiner Arbeitsgruppe zeigten, schützt die Depletion von Lysozym M (LysM)+ myelomonozytären Zellen (Diphteriatoxin-vermittelt in Mäusen, die transgen für den humanen Diphtheriatoxin-Rezeptor sind, LysMiDTR Mäuse) vor der ATII-induzierten vaskulären Dysfunktion und arterieller Hypertonie, und kann durch adoptiven Zelltransfer von Wildtyp Monozyten wiederhergestellt werden. In meiner Arbeit konnte ich zeigen, dass die Rekonstitution von Monozyten-depletierten LysMiDTR Mäusen mit Wildtyp Monozyten den Phänotyp der vaskulären Dysfunktion wiederherstellen kann, die Rekonstitution mit gp91phox-/y oder Agtr1-/- Monozyten jedoch nicht. Die Hypertonus-mediierenden Effekte dieser infiltrierenden Monozyten scheinen demnach von der intakten ATII und NADPH Oxidase Signalübertragung in diesen Zellen abhängig zu sein. Vermutlich ebenfalls für die Aktivierung der Monozyten funktionell wichtig sind IFN-gamma, produziert durch NK-Zellen, und der Transkriptionsfaktor T-bet (T-box expressed in T cells), exprimiert von NK-Zellen und Monozyten. IFN-gamma-/- Mäuse waren partiell geschützt vor der ATII-induzierten vaskulären Dysfunktion und charakterisiert durch reduzierte Level an Superoxid im Gefäß im Vergleich zu ATII-infundierten Wildtyp Mäusen. IFN-gamma-/- und T-bet defiziente Tbx21-/- Mäuse zeichneten sich ferner durch eine reduzierte ATII-mediierte Rekrutierung von NK1.1+ NK-Zellen, als ein Hautproduzent von IFN-gamma, sowie CD11b+GR-1low Interleukin-12 (IL-12) kompetenten Monozyten aus. Durch Depletions- und adoptive Transferexperimente konnte ich in dieser Arbeit NK-Zellen als essentielle Mitstreiter in der vaskulären Dysfunktion identifizieren und stellte fest, dass T-bet+LysM+ myelomonozytäre Zellen für die NK-Zellrekrutierung in die Gefäßwand und lokale IFN-gamma Produktion benötigt werden. Damit wurde erstmals NK-Zellen eine essentielle Rolle in der ATII-induzierten vaskulären Dysfunktion zugeschrieben. Außerdem wurde der T-bet-IFN-gamma Signalweg und die gegenseitige Monozyten-NK-Zellaktivierung als ein potentielles therapeutisches Ziel in kardiovaskulären Erkrankungen aufgedeckt. Des Weiteren identifizierte ich in meiner Arbeit MyD88 als ein zentrales Signalmolekül in der ATII-getriebenen Inflammation und vaskulären Gefäßschädigung. MyD88 Defizienz reduzierte den ATII-induzierten Anstieg des systolischen Blutdrucks und die endotheliale und glattmuskuläre vaskuläre Dysfunktion. Zusätzlich waren die vaskuläre Superoxid-Bildung sowie die Expressionslevel der NADPH Oxidase, der wichtigsten Quelle für oxidativem Stress im Gefäß, in ATII-infundierten MyD88-/- Mäusen im Vergleich zum Wildtyp reduziert. Mit Hilfe von durchflusszytometrischen Analysen deckte ich zudem auf, dass die ATII-induzierte Einwanderung von CD45+ Leukozyten, insbesondere CD11b+Ly6G-Ly6Chigh inflammatorischen Monozyten in MyD88-/- Mäusen signifikant abgeschwächt war. Diese Resultate wurden durch immunhistochemische Untersuchung von Aortengewebe auf CD68+, F4/80+ und Nox2+ Makrophagen/Phagozyten sowie Expressionsanalysen von Inflammationsmarkern untermauert. Analysen der mRNA Expression in Aortengewebe zeigten ferner eine in Wildtyp Mäusen nach ATII Infusion tendenziell gesteigerte Expression von inflammatorischen Monozytenmakern sowie eine abnehmende Expression von reparativen Monozytenmarken, während dieser Shift zu einem proinflammatorsichen Phänotyp in MyD88-/- blockiert zu sein schien. Dies zeigt eine Rolle von MyD88 in der terminalen Differenzierung von myelomonozytären Zellen an. Um dies weitergehend zu untersuchen und aufzudecken, ob die MyD88 Effekte abhängig sind von Zellen der hämatopoetischen Linie oder Gewebszellen, wurden Knochenmarktransferexperimente durchgeführt. MyD88 Defizienz in Knochenmark-abstammende Zellen reduzierte die ATII-induzierte vaskuläre Dysfunktion und Infiltration der Gefäßwand mit CD45+ Leukozyten und inflammatorischen myelomonozytären Zellen. Die protektiven Effekte der MyD88 Defizienz in der Angiotensin II-induzierten Inflammation konnten nicht auf Signalwege über die Toll-like Rezeptoren TLR2, -7 oder -9 zurückgeführt werden, wie die Untersuchung der vaskulären Reaktivität entsprechender Knockout Mäuse zeigte. Zusammenfassend konnte ich in meiner Arbeit zeigen, dass die Infiltration der Gefäßwand mit Nox2+AT1R+T-bet+MyD88+ myelomonozytären Zellen und die Wechselwirkung und gegenseitige Aktivierung dieser Zellen mit IFN-gamma produzierenden NK-Zellen eine zentrale Bedeutung in der Pathogenese der Angiotensin II (ATII)-induzierten vaskulären Dysfunktion, Inflammation und arteriellen Hypertonie einnehmen. This thesis explores the role of myelomonocytic cells, IFN-gamma (Interferon gamma), MyD88 (myeloid differentiation factor 88) and the underlying signaling pathways in Angiotensin II (ATII)-induced vascular inflammation, dysfunction and arterial hypertension. As shown previously by my research group, depletion of Lysozyme (LysM+) myelomonocytic cells (diphtheria toxin-mediated in mice which are transgenic for the human Diphteriatoxin receptor, LysMiDTR mice) protects from ATII-induced vascular dysfunction and arterial hypertension and can be restored by adoptive transfer of wild type (wt) monocytes. Within this thesis I could demonstrate that neither reconstitution with gp91phox-/y nor Agtr1-/- monocytes was able to restore vascular dysfunction and blood pressure increase indicating that hypertension-mediating effects of infiltrating monocytes depend on an intact Nox2 and AT1R signaling. As I could show here also IFN-gamma produced by NK cells and the transcription factor T-bet (T-box expressed in T cells) expression in NK cells as well as monocytes are functional important in the activation of monocytes. IFN-gamma-/- mice were partially protected from ATII-induced vascular dysfunction and showed decreased superoxide levels in the vasculature compared to ATII-infused wild type controls. IFN-gamma-/- and Tâ bet deficient Tbx21-/- mice were characterized by ATII-mediated NK1.1+ NK cell as well as CD11b+GR-1low Interleukin-12 (IL-12) competent monocytes recruitment. By depletion and adoptive transfer I identified NK cells as essential key players in vascular dysfunction and rendered evidence that T-bet+LysM+ myelomonocytic cells are required for NK cell recruitment into the vascular wall and local IFN-gamma production. The work discloses the T-bet-IFN-gamma pathway and mutual monocyteâ NK-cell activation as potential therapeutic targets in cardiovascular disease. Additionally I identified MyD88 as a central signaling molecule in ATII-driven inflammation and vascular injury. MyD88 deficiency attenuated the ATII-induced increase in systolic blood pressure and endothelial and vascular smooth muscle dysfunction. Moreover,vascular superoxide generation as well as expression levels of NADPH oxidase as the most important source of superoxide in the vasculature was decreased in MyD88-/- compared to C57BL/6 controls after ATII infusion. Furthermore, flow cytometric analysis revealed a significantly dampened infiltration of the aortic wall with CD45+ leukocytes, especially CD11b+Ly6G-Ly6Chigh inflammatory monocytes. These results were supported by immunhistochemical analysis of aortic tissue for macrophage and inflammation markers (CD68, F4/80, Nox2). Analysis of mRNA expression levels also indicated that ATII treatment leads to a shift of monocytes to an inflammatory phenotype, which was blocked in MyD88-/- mice indicating an essential role of MyD88 in terminal differentiation of monocytes. To further reveal if the effects were dependent on the expression of MyD88 in hematopoietic cells or tissue cells, bone marrow transfer experiments were performed. MyD88 deficiency in bone marrow derived cells improved ATII-induced vascular dysfunction and dampened infiltration with CD45+ leukocytes and inflammatory myelomonocytic cells revealing a role of MyD88 expressed by inflammatory cells in ATII-induced vascular inflammation. The protective effects of MyD88 deficiency and ATII-induced inflammation seem to be independent of TLR2, -7, or -9 demonstrated by vascular relaxation studies with corresponding TLR knockout mice. In conclusion I could show within my doctoral thesis that infiltration of the aortic wall with Nox2+AT1R+T-bet+MyD88+ myelomonocytic cells and their interplay and reciprocal activation with IFN-gamma competent NK cells have a central role in the pathogenesis of ATII-induced vascular inflammation, dysfunction and arterial hypertension.
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-2849
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-38013
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	176 S.
Appears in collections:	JGU-Publikationen