Genexpression der katalytischen Untereinheiten des Proteasoms in unterschiedlichen Zellpopulationen des Immunsystems beim Sjögren-Syndrom

Abstract

Das Sjögren-Syndrom ist eine chronisch verlaufende, autoimmune Systemerkrankung aus dem rheumatischen Formenkreis der Kollagenosen und gehört mit zu den drei häufigsten autoimmunen Systemerkrankungen [1, 2]. Die Pathogenese dieser Erkrankung ist noch weitestgehend ungeklärt. Doch es gibt einige Hinweise, dass das 20S Proteasom eine Rolle in der Entstehung dieser Krankheit spielt [99, 100]. In früheren Arbeiten wurde bereits gezeigt, dass eine Dysregulation im 20S Proteasomkomplex beim Sjögren-Syndrom vorliegen kann [99, 100, 111]. Im Rahmen meiner Arbeit wurden nun zum ersten mal die PBMCs von Sjögren-Patienten und gesunden Kontrollen in CD4+ und CD8+ T-Lympho¬zyten, CD14+ Monozyten, CD19+ B-Lymphozyten und dendritische Zellen aufgetrennt, separat analysiert und miteinander verglichen. In diesen Zellen wurde dann die Genexpression von den drei enzymatisch aktiven Untereinheiten β1 (delta), β2 (Z), und β5 (MB1) und deren durch INF-γ induzierbaren Gegenstücken β1i (LMP2), β2i (MECL1), β5i (LMP7) untersucht sowie von der enzymatisch nicht aktiven, konstitutiven Untereinheit α3 (C9). Die Genexpression der enzymatisch aktiven, konstitutiven Untereinheiten des 20S Proteasoms war auf mRNA-Ebene in beiden untersuchten Gruppen auf einem ähnlichen Niveau. Jedoch ist zu bemerken, dass die relative Expression der konstitutiven Untereinheit α3 (C9) in den CD8+ T-Lympozyten, den dendritischen Zellen und am stärksten in den CD19+ B-Lymphozyten der Sjögren-Patienten signifikant erhöht ist. Diese Untereinheit ist gleichermaßen im konstitutiven Proteasom wie im Immunoproteasom vertreten. Die Genexpression der induzierbaren, katalytisch aktiven Untereinheiten zeigte jedoch signifikante Unterschiede zwischen den untersuchten Gruppen und Zellpopulationen. Am deutlichsten war dies aber für die induzierbaren Untereinheiten des Proteasomsystems in den B-Zellen nachzuweisen, da deren Genexpression signifikant höher war als in den B-Zellen der Kontrollgruppe. Hiermit konnte gezeigt werden, dass die Aktivität des 20S Proteasomsystems in den B-Zellen der Sjögren-Patienten gegenüber der Kontrollgruppe erhöht war. Bemerkenswerterweise war die Genexpression der induzierbaren Untereinheiten in den klassischen antigenpräsentierenden Zellen gegenüber der Genexpression in anderen Zellpopulationen nicht signifikant erhöht. Jedoch findet sich im Vergleich zwischen Sjögren-Patienten und der Kontrollgruppe für einige induzierbare Untereinheiten eine signifikant erhöhte Genexpression. Darüber hinaus kann eine signifikante Erhöhung der relativen Genexpression der induzierbaren Untereinheit β5i (LMP7) in CD8+ T-Lymphozyten, CD14+ Monozyten, CD19+ B-Lymphozyten und dendritischen Zellen in der Patientengruppe gegenüber der Kontrollgruppe festgestellt werden. Dies ist ein interessantes Detail, da diese Untereinheit für die Effektivität des Immunoproteasoms von großer Bedeutung ist. Die Zellpopulation der CD19+ B-Zellen war die einzige der untersuchten Zellpopulationen, in der ein signifikanter Unterschied in der relativen Expression aller drei induzierbaren Untereinheiten auf mRNA-Ebene nachzuweisen war. Diese war in der Patientengruppe gegenüber der Kontrollgruppe signifikant erhöht. Dieses Ergebnis spricht für eine besondere Einbeziehung der B-Zellen in die Pathogenese des Sjögren-Syndroms. Anhand der vorgestellten Ergebnisse kann eine deutliche Aktivierung des Proteasomsystems bei Patienten mit Sjögren-Syndrom und hier in besonderem Maße in den B-Zellen angenommen werden. Es bleibt gegenwärtig jedoch noch unklar, ob diese Ergebnisse mit der Proteinexpression korrelieren, da in dieser Arbeit lediglich die Genexpression auf mRNA-Ebene untersucht wurde. Eine mögliche Erklärung für die erhobenen Ergebnisse könnte die Interferonsignatur beim Sjögren-Syndrom ergeben, da diese zur Aktivierung des Proteasomsystems beiträgt. In weiterführenden Forschungsprojekten sollte geklärt werden, warum sich dies insbesondere in einigen Zellpopulationen widerspiegelt und auf welche Weise diese Proteasomaktivierung in der Pathogenese des Sjögren- Syndroms einbezogen ist.

Sjögren´s syndrome is a B-cell driven systemic autoimmune disorder with a shown dysregulation of the proteasome system in peripheral blood mononuclear cells. To analyze the expression of constitutive and inducible subunits of the 20S proteasome in immune competent cellular subsets in detail, T- and B-lymphocytes, monocytes and dendritic cells were sorted from peripheral blood samples of Sjögren patients and healthy controls. These were used for measurement of expression levels of the constitutive subunits alpha 3 (C9), beta1 (delta), beta2 (Z) and beta5 (MB1), and of the inducible ones beta1i (LMP2), beta2i (MECL) and beta 5i (LMP7) by real time PCR. Activation of the proteasome system by simultaneous up-regulation of the inducible subunits beta1i, beta2i and beta5i was a hallmark of B-cells in patients with Sjögren´s syndrome compared to healthy controls. In other cellular subsets, mRNA-levels of LMP7 were also increased, reflecting the systemic autoimmune process. Remarkably, an over-expression was also noted for constitutive proteasomal components including catalytic subunits in B-cells as well as in other immune cells in Sjögren´s syndrome. From our results, we conclude that the proteasome system is strongly activated, specially in the B-cells of patients with Sjögren´s syndrome, probably reflecting the involvement of these cells in the pathogenesis of the disease.