Leucine rich alpha-2-glycoprotein 1 bei akuter Graft-versus-Host Erkrankung: Messung von Serumkonzentrationen und funktionelle Analysen

Abstract

Allogenic hematopoetic stem cell transplantation (allo-HSCT) is the only curative therapy for various hematological diseases. Despite improved conditioning regimes and aGvHD prophylaxis acute Graft-versus-Host Disease remains one of the most frequently observed complications after allo-HSCT. Donor-T-cells induce a cytotoxic reaction towards the recipients’ tissue, followed by an occasionally extensive inflammation. Typical target organs of aGvHD are skin, liver, and gastrointestinal tract. By now, aGvHD is treated with unspecific immunosuppressive therapy, which holds high risk of infections and tumor relapse. For this reason, there is a need for alternative therapeutic options that intervene more specifically the pathogenesis of aGvHD, containing less risk of systemic side effects. It is already known that aGvHD is mostly driven by pathological angiogenesis. As a specific regulator of pathological angiogenesis, the glycoprotein Lrg1 (leucine rich alpha-2-glycoprotein 1) was identified. Lrg1 is involved in modulation of TGF-β-pathway. In this work I further investigated the effect of Lrg1 on the development of aGvHD and the influence of Lrg1 on angiogenesis in different endothelial cell lines (MCECs, MuMECs TMNK1-cells). In the first part of this process I was able to show significantly higher Lrg1-levels in patients after allo-HSCT who developed aGvHD, compared to patients after allo-HSCT who had not developed aGvHD. The analysis of angiogenesis in different endothelial cell lines emphasizes the functional relevance of Lrg1. Significantly increased migrational potential of all three endothelial cell lines was to be observed in cells stimulated with serum of Lrg1-WT-animals taken of an inflammatory setting, compared to cells stimulated with serum of Lrg1-/- animals. In only one of the tested cell lines (MCECs) significantly increased cell proliferation in cells stimulated with Lrg1-WT-serum could be found, compared to cells stimulated with Lrg1-/- serum. Our results suggest that: - Lrg1 is being upregulated during aGvHD in patients; and - the initiation of proangiogenic pathways in endothelial cells might be supported by Lrg1. For this reason, the specific inhibition of pathological angiogenesis via Lrg1 signaling could be an innovative and clinically relevant therapeutic target for aGvHD.

Die allogene hämatopoetische Stammzelltransplantation (allo-HSZT) ist für viele hämatologische Erkrankungen die einzige kurative Therapieoption. Die akute Graft-versus-Host-Krankheit (aGvHD) ist eine häufige Nebenwirkung der allo-HSZT. Es kommt zur zytotoxischen Alloreaktion von T-Zellen des Spenders auf den Empfängerorganismus, gefolgt von einer mitunter starken Inflammation des Gewebes. Typische Zielorgane der aGvHD sind Haut, Darm und Leber. Aktuell wird die aGvHD mit unspezifischer, immunsuppressiver Therapie behandelt, welche allerdings mit hohem Infektionsrisiko und dem Risiko für Tumorrezidive einhergeht. Aus diesem Grund besteht der Bedarf nach alternativen Therapieoptionen, die spezifischer in die Pathogenese der aGvHD eingreifen und damit ein geringeres Risiko für systemische Nebenwirkungen haben. Es ist bereits bekannt, dass pathologische Angiogenese eine zentrale Rolle in der Pathogenese der aGvHD spielt. Als ein spezifischer Regulator der pathologischen Angiogenese konnte das Glykoprotein Lrg1 (leucine rich alpha-2-glycoprotein 1) identifiziert werden. Lrg1 ist in die Modulation des TGF-β-Pathways involviert. Im Rahmen dieser Arbeit untersuchte ich den Einfluss von Lrg1 auf die Entstehung von aGvHD und auf das Angiogeneseverhalten verschiedener Endothelzelllinien (MCECs, MuMECs, TMNK1-Zellen). Im ersten Teil dieser Arbeit konnte ich zeigen, dass die Lrg1 Konzentration im Serum von Patient:innen nach allo-HSZT mit aGvHD signifikant höher ist, als bei Patient:innen nach allo-HSZT ohne aGvHD. Die Untersuchung des Angiogeneseverhaltens verschiedener Endothelzelllinien unterstreicht die funktionelle Relevanz von Lrg1. Es zeigte sich ein signifikant höheres Migrationspotential unter Stimulation mit Serum von Lrg1-WT-Tieren aus inflammatorischem Setting im Vergleich zu Serum von Lrg1-/- Tieren. Nur in einer der getesteten Endothelzellinien (MCECs) zeigte sich außerdem eine signifikant gesteigerte Zellproliferation unter Stimulation mit Lrg1-WT-Serum. Aus den Ergebnissen lässt sich ableiten, dass: - Lrg1 während der aGvHD bei Patient:innen hochreguliert ist; und - die Initiierung proangiogener Signalwege in Endothelzellen durch Lrg1 vermutet werden kann. Die spezifische Inhibition der pathologischen Angiogenese über den Lrg1 Signalweg könnte daher ein innovativer und klinisch relevanter therapeutischer Angriffspunkt bei aGvHD sein.