D-43787 - A novel immunomodulating compound

D-43787 - Eine neue immunmodulatorische Substanz

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus-6837
  • Asthma belongs to the most prevalent chronic airway diseases and is caused by an inadequately Th2-biased immune response to environmental allergens. Evidence has been accumulated that delayed apoptosis induction in Th2-lymphocytes occurs in asthma and potentially plays an important role in the persistent inflammatory process associated with the disease. Therefore, selective induction of apoptosis in activated Th2 lymphocytes may prove a valuable therapeutic approach in the future. In our laboratory it was shown that D-43787, initially identified as a binding partner of cyclophilin A, inhibits Th2 cytokines selectively and triggers apoptosis in human primary CD4+ T cells. The aim of theAsthma belongs to the most prevalent chronic airway diseases and is caused by an inadequately Th2-biased immune response to environmental allergens. Evidence has been accumulated that delayed apoptosis induction in Th2-lymphocytes occurs in asthma and potentially plays an important role in the persistent inflammatory process associated with the disease. Therefore, selective induction of apoptosis in activated Th2 lymphocytes may prove a valuable therapeutic approach in the future. In our laboratory it was shown that D-43787, initially identified as a binding partner of cyclophilin A, inhibits Th2 cytokines selectively and triggers apoptosis in human primary CD4+ T cells. The aim of the thesis was to elucidate the mechanism of D-43787-induced apoptosis and to elucidate the Th2 selectivity of this compound. Using caspase activity assays a simultaneous activation of caspase-3, -6 and -8 in D-43787-treated CD4+ T cells was determined after 8 hours, whereas only caspase-6 activity increased thereafter. Further investigations with specific caspase inhibitors revealed that a caspase-6 inhibitor was able to abolish D-43787-induced caspase activation. Moreover, in vitro differentiated mouse T helper cells showed significantly elevated caspase-6 mRNA level in the Th2 subset concomitant with enhanced susceptibility of these cells to apoptosis induction by D-43787. Knock-down of caspase-6 and cyclophilin A in JURKAT cells by RNAi lead to a significant reduction of apoptotic cells after D-43787-treatment compared to the control. Furthermore, analysis of a potential complex of procaspase-6, cylophilin A and D-43787 revealed that caspase-6 was not activated, whereas prolyl-endopeptidase and serine protease activity of this complex was detectable. These results indicate a direct interaction of caspase-6, cyclophilin A and D-43787 leading to a Th2 selective apoptosis induction which may serve as a novel anti-asthmatic therapy approach in the future. A second part of this thesis was the analysis of 20 apoptosis inducing substances with regard to their potential anti-inflammatory and anti-tumor properties. Of these arctigenin, camptothecin, embelin, imperatorin and resveratrol appeared to be anti-inflammatory agents. Arctigenin and resveratrol inhibited TNF-alpha and IFN-gamma production of PBMC without apoptosis induction and caspase activation. Resveratrol exerted also anti-cancer activities by triggering apoptosis in JURKAT cells via caspase activation. Camptothecin showed similar actions to resveratrol, whereas IFN-gamma was more affected than TNF-alpha. Embelin and imperatorin selectively inhibited IFN-gamma production without influencing TNF-alpha. However, embelin potentially induces apoptosis in JURKAT cells while normal PBMC were not affected rendering this substance suitable for cancer therapy.show moreshow less
  • Asthma bronchiale ist eine der häufigsten chronischen Atemwegserkrankungen weltweit. Die Hauptursache der Pathogenese ist eine inadäquate Th2-vermittelte Immunantwort auf Umweltallergene. Möglicherweise spielt eine verminderte Apoptoseinduktion in Th2-Lymphozyten eine wichtige Rolle bei der Persistenz der chronischen Entzündung bei Asthma bronchiale. Daher könnte eine selektive Induktion der Apoptose in Th2-Zellen einen innovativen Therapieansatz darstellen. In unserem Labor konnte gezeigt werden, dass D-43787, zunächst als Bindungspartner von Cyclophilin A identifiziert, selektiv Th2-Zytokine inhibiert und Apoptose in humanen primären CD4+ T-Zellen auslöst. Die Untersuchung derAsthma bronchiale ist eine der häufigsten chronischen Atemwegserkrankungen weltweit. Die Hauptursache der Pathogenese ist eine inadäquate Th2-vermittelte Immunantwort auf Umweltallergene. Möglicherweise spielt eine verminderte Apoptoseinduktion in Th2-Lymphozyten eine wichtige Rolle bei der Persistenz der chronischen Entzündung bei Asthma bronchiale. Daher könnte eine selektive Induktion der Apoptose in Th2-Zellen einen innovativen Therapieansatz darstellen. In unserem Labor konnte gezeigt werden, dass D-43787, zunächst als Bindungspartner von Cyclophilin A identifiziert, selektiv Th2-Zytokine inhibiert und Apoptose in humanen primären CD4+ T-Zellen auslöst. Die Untersuchung der beteiligten Komponenten und des Signalweges waren das Hauptziel der vorliegenden Arbeit. Durch Caspase-Aktivitätsassays konnte nach 8 Stunden eine gleichzeitige Aktivierung der Caspasen-3, -6 und -8 in D-43787-behandelten CD4+ T-Zellen detektiert werden, wobei im Verlauf von 24 Stunden nur die Caspase-6 Aktivität deutlich weiter anstieg. Darüber hinaus zeigten Untersuchungen mit spezifischen Caspase-Inhibitoren, dass lediglich der Caspase-6 Inhibitor Z-VEID-FMK in der Lage war die D-43787-induzierte Caspaseaktivierung zu inhibieren. In Versuchen mit in vitro-differenzierten Maus-T-Helferzellen konnte festgestellt werden, dass Th2-Zellen signifikant mehr Caspase-6 mRNA exprimierten als die Th1-Subpopulation. Gleichzeitig waren die Th2 Lymphozyten auch sensitiver gegenüber D-43787-induzierter Apoptose. Im Vergleich dazu führte die Herunterregulation von Caspase-6 und Cyclophilin A mittels RNA-Interferenz zu einer signifikanten Reduktion der D-43787-induzierten Apoptose in JURKAT-Zellen. Während Cyclophilin A und D-43787 nicht in der Lage waren die proteolytische Aktivität der Caspase-6 zu induzieren, zeigte der Komplex jedoch Prolyl-Endopeptidase und Serinprotease-Aktivität. Diese Ergebnisse führen zu der Hypothese, dass eine direkte Interaktion von Caspase-6, Cyclophilin A und D-43787 stattfindet, die zu einer selektiven Apoptoseinduktion in Th2-Zellen führt und somit einen neuen Ansatz zur Asthma-Therapie darstellen könnte. Als zweites Ziel dieser Arbeit wurden 20 Apoptose-induzierende Substanzen hinsichtlich ihrer potentiell anti-entzündlichen und anti-tumoralen Eigenschaften untersucht. Von diesen Substanzen wiesen vor allem Arctigenin, Camptothecin, Embelin, Imperatorin und Resveratrol eine entzündungshemmende Wirkung auf. Arctigenin und Resveratrol inhibierten dabei die TNF-alpha und IFN-gamma Produktion in PBMCs ohne gleichzeitige Aktivierung der Apoptose oder Caspasen. Resveratrol zeigte darüber hinaus auch antiproliferative Eigenschaften, indem die Substanz Apoptose ausschließlich in JURKAT-Zellen auslöste. Campthothecin wirkte ähnlich wie Resveratrol, wobei hier die IFN-gamma Sezernierung stärker beeinträchtigt wurde als die von TNF-alpha. Embelin und Imperatorin hemmten selektiv die IFN-gamma Produktion ohne TNF-alpha zu beeinflussen. Embelin induzierte darüber hinaus Apoptose in JURKAT-Zellen während primäre Lymphozyten nicht beeinträchtigt wurden. Diese Eigenschaft macht Embelin zu einem geeigneten Wirkstoff in der Krebs-Therapie.show moreshow less

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Metadaten
Author:Sandra Hille
URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus-6837
Advisor:Lars Nitschke
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2007
Publishing Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Granting Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Naturwissenschaftliche Fakultät
Date of final exam:2007/08/08
Release Date:2007/08/28
Tag:Apoptose; Asthma; Caspase-6; Th2 Zellen
Apoptosis; Asthma; Caspase-6; Immunology; Th2 cells
SWD-Keyword:Immunologie; Immunmodulator; Bronchialasthma
Institutes:Naturwissenschaftliche Fakultät / Naturwissenschaftliche Fakultät -ohne weitere Spezifikation-
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 57 Biowissenschaften; Biologie / 570 Biowissenschaften; Biologie
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