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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-17141
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/1714/


Aberle, Silke

Untersuchungen zur immunologische Rolle von HFE, einem HLA Klasse I homologen Gen, das bei der hereditären Hämochromatose Punktmutationen zeigt

Studies in the immunological role of HFE, a HLA class I homologous gene which shows pointmutations in hereditary hemochromatosis

Dokument1.pdf (31.917 KB) (md5sum: c5f50663d99de9aa7b5a75ea4c5162af)

Kurzfassung in Deutsch

Das für das Krankheitsbild der hereditären Hämochromatose vom Typ 1 ursächliche Gen,
HFE, liegt telomerisch vom HLA-A-Lokus auf dem menschlichen Chromosom 6. Während
die Assoziation des HFE-Proteins mit dem Transferrinrezeptor die Grundlage für seine Rolle
im Eisenstoffwechsel bildet, konnte trotz seiner Homologie zu den klassischen HLA Klasse I
Molekülen bislang keine immunologische Funktion dieses beta2 Mikroglobulin-assoziierten Proteins
nachgewiesen werden. In dieser Arbeit durchgeführte Versuche mit Northern Blots, RT-PCRs
und quantitativen RT-PCRs belegen jedoch die Expression von HFE auf dendritischen Zellen
(DC). Zwar könnte diese Expression vornehmlich der Eisenaufnahme in DC insbesondere bei
deren Ausreifung dienen, was mit der hohen Expression des Transferrinrezeptors auf diesen
Zellen korreliert, jedoch erklärt dies nicht die höhere Expression von HFE auf unreifen DC im
Vergleich zu reifen DC. Da DC die wichtigsten Antigen-präsentierenden Zellen des
Immunsystems sind, und unreife DC für die Aufnahme von Antigen verantwortlich sind,
könnte HFE trotz seiner geschlossenen Peptidbindungsgrube eine Antigen-präsentierende
Rolle für unkonventionelle Antigene haben analog zu dem nicht-klassischen MHC Klasse I
Molekül CD1. CD1 wird ebenfalls in hohem Maße auf unreifen DC exprimiert und ist für die
Präsentation unkonventioneller Antigene wie Lipiden verantwortlich. Chromium-Relelase-Assays
mit PBL, NK- und gamma/delta T-Zell-Klonen verschiedener Spender zeigten zudem einen
hemmenden oder aktivierenden Einfluß der HFE-Expression auf transfizierten Targetzellen
auf das Lyseverhalten von Gruppen dieser Effektorzellen. Diese Ergebnisse lassen den Schluß
zu, dass eine mögliche immunologische Funktion von HFE auch im Schutz des Fötus vor
Angriffen des maternalen Immunsystems begründet sein könnte, da die plazentalen
Trophoblasten HFE in hohem Maße exprimieren. Auch das nicht-klassische MHC Klasse I
Molekül HLA-G wird in der Plazenta exprimiert und vermittelt über die Bindung an den
KIR2DL4 eine Hemmung der NK-Aktivität. HFE könnte auf eine ähnliche Weise über eine
Interaktion mit KIRs (Killer cell immunoglobulin-like receptors) oder Lektin-ähnlichen
Rezeptoren das Lyseverhalten der NK- und gamma/delta T-Zell-Klone beeinflussen. Mit den
durchgeführten Bindungsassays mit KIR-Fc-Fusionsproteinen ließ sich keine Bindung von
HFE an einen dieser KIRs nachweisen, jedoch war dies in erster Linie auf Schwierigkeiten
mit dem Bindungsassay als solchen zurückzuführen. Eine durchgeführte Typisierung anhand
von RT-PCRs von Gruppen von NK- und gamma/delta T-Zell-Klonen, welche gegenüber den getesteten
HFE-Transfektanten eine verminderte oder erhöhte zytotoxische Aktivität zeigten, enthüllte
kein übereinstimmendes Expressionsmuster von KIR oder CD94/NKG2-Rezeptoren innerhalb der einzelnen Gruppen. Hier könnten sich jedoch die Effekte aktivierender und
inhibierender Rezeptoren, welche HFE binden, bei gemeinsamer Expression auf einem NK-
oder gamma/delta T-Zell-Klon teilweise gegenseitig aufheben. Denkbar wäre jedoch auch eine Bindung
von HFE an einen "broadly reactive" Rezeptor wie CD94, allerdings wäre dabei die
immunologische Funktion von HFE aufgrund der auf einige wenige Gewebe beschränkten
Expression von HFE ( wie z.B. bestimmte Epithelzellen des Verdauungstraktes und die
Kryptenzellen des Dünndarms) in vivo eher unbedeutend, da hier andere MHC Klasse I
Moleküle als Liganden im Vordergrund stehen. Denkbar wäre jedoch ein Einfluß von HFE
auf das Lyseverhalten der maternalen NK-Zellen, da sich in der Plazenta eine hohe
Expression von HFE findet und die Plazenta außer dem nicht-klassischen Molekül HLA-G
keine anderen MHC Klasse I Moleküle exprimiert.
Da in Untersuchungen verschiedener Arbeitsgruppen festgestellt wurde, dass ein
Zusammenhang zwischen Mutationen im HFE-Gen und bestimmten Krebs- oder
Lebererkrankungen besteht, wurde außerdem im Rahmen einer statistischen Untersuchung
eine Genotypisierung von Patienten mit Plasmazellsiderose sowie zwei Kontrollgruppen mit
Hilfe von SNP-Assays für die beiden HFE-Mutationen, C282Y und H63D, durchgeführt.
Diese Untersuchungen zeigten jedoch, dass die Plasmazellsiderose kein pathognomonisches
Zeichen einer Hämochromatose ist, da die Plasmazellsiderose-Patienten keine größere
Häufigkeit der HFE-Mutationen aufwiesen als die Probanden der Kontrollgruppen.


Kurzfassung in Englisch

HFE, the gene responsible for type 1 hereditary hemochromatosis is found telomeric of the HLA-A locus on chromosome 6. The HFE protein associates with the transferrin receptor which is the basis for its role in iron metabolism. Although HFE is homologous to classical HLA class I molecules no immunological function of this beta2-microglobulin associated protein could be shown so far. Experiments for this thesis with Northern blotting, RT-PCR and quantitative RT-PCR, however, prove that HFE is expressed in dendritic cells (DC). This expression could serve the iron uptake into these cells especially during maturation which correlates with the high level expression of the transferrin receptor on these cells, but does not explain the higher expression of HFE on immature DC in comparison to mature DC. As DC are the most important antigen presenting cells of the immune system and as immature DC are responsible for the uptake of antigen, HFE could despite of its closed peptide binding groove play an antigen presenting role in presenting unconventional antigens, analogous to that of the nonclassical MHC class I molecule CD1. CD1 is to a high degree expressed on DC, too, and is responsible for the presentation of unconventional antigens like lipids. Additionally chromium release assays with PBL, NK and gamma/delta T cell clones from different donors showed an inhibitory or activating influence of the HFE expression on transfected target cells on the cytolytic activity of groups of these effector cells. These results allow the conclusion that due to its unique expression on placental trophoblasts the immunological function of HFE might be explained by the protection of the fetus against attacks of the maternal immune system. The nonclassical MHC class I molecule HLA-G is also expressed in the placenta and through binding of the killer cell immunoglobulin like receptor (KIR) KIR2DL4 mediates inhibition of the maternal NK activity. In a similar manner HFE could have an influence on the cytolytic activity of NK and gamma/delta T cell clones through an interaction with KIRs or lectin like receptors. In binding assays with KIR-Fc fusion proteins no binding of HFE to any of these KIRs could be detected, but this could mainly be attributed to difficulties with the binding assay itself. RT-PCR genotyping of groups of NK and gamma/delta T cell clones with decreased or increased cytotoxic activity against the tested HFE transfectants revealed no corresponding expression pattern of KIRs or lectin like receptors within these groups. However, effects of activating and inhibitory receptors which both bind HFE could in some cases mutually exclude each other when expressed on the same effector cell. A binding of HFE to a broadly reactive receptor like CD94 is also possible, in this case, however, the immunological function of HFE would be more negligible due to the very restricted expression of HFE in vivo (i.e. epithelial cells of the digestive tract, crypt cells of the duodenum, placental trophoblasts). Here other MHC class I molecules are more likely to act as a ligand for CD94. HFE, however, may as well have an influence on the cytolytic activity of the maternal NK cells as HFE is expressed in the placenta to a high degree and the placenta does not express any other MHC class I molecule apart from the nonclassical MHC class I molecule HLA-G.
As many studies showed a connection between mutations in the HFE gene and certain cancer or liver diseases, genotyping of patients with plasmacell siderosis as well as of two control groups was performed by the means of SNP assays for the two most common HFE mutations, C282Y and H63D. However, these statistical investigations showed that plasmacell siderosis is no pathognomonic sign of hemochromatosis and that patients with plasmacell siderosis have no higher frequency of mutations in the HFE gene in comparison to the control groups.


SWD-Schlagwörter: Hämochromatose , HLA , MHC Klasse I , natürliche Killerzelle , T-Lymphozyt , dendritische Zelle , Antigenpräsentation , Transferrinrezeptor
Freie Schlagwörter (deutsch): HFE , CD1 , PBL , KIR , Plasmazellsiderose
Freie Schlagwörter (englisch): HFE , hemochromatosis , dendritic cell , natural killer cell , T cell
Institut: Pathologisches Inst.
Fakultät: Fakultät für Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Sippel, Albrecht (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 23.02.2005
Erstellungsjahr: 2004
Publikationsdatum: 18.04.2005
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