Neopterin und 7,8-Dihydroneopterin in der T-Zell Regulation

Forschungsprojekt P 14154Neopterin und 7,8- Dihydroneopterin in der T-Zell RegulationDietmar FUCHS24.01.2000 Neopterin und 7,8-Dihydroneopterin werden während einer Aktivierung der zellulären Immunabwehr von Macrophages/Monocyten in großen Mengen gebildet. Die Produktion der Pteridine wird hauptsächlich durch das von aktivierten T-Helfer Zellen des Typ 1 (Th1) ausgeschüttete Zytokin Interferon-g (IFN-g ) stimuliert. Bei einer Reihe von Erkrankungen findet man eine erhöhte Konzentration von Neopterin im Blut und Urin der Patienten. Dazu gehören Viruserkrankungen (z.B. HIV) und bakterielle Infektionen (z.B. Tuberkulose) ebenso wie Autoimmunerkrankungen (z.B. rheumatoide Arthritis und systemischer Lupus erythematosus; SLE). Die Neopterinspiegel korrelieren oft sehr gut mit dem Krankheitsverlauf, wie in HIV und SLE Patienten gezeigt werden konnte. Neopterin wird daher als ein sensitiver Laborparameter zum Monitoring der Krankheitsaktivität eingesetzt. Neuere Studien an Zellkulturmodellen haben gezeigt, daß Neopterin und 7,8-Dihydroneopterin regulatorische Vorgänge in eukaroytischen Zellen beeinflußen können. In der humanen Lymphozytenzelllinie JURKAT wurde eine Aktivierung der Signaltransduktionsfaktoren NF-kB und AP-1 durch 7,8-Dihydroneopterin gefunden und in vielen Zelltypen induzieren die Pteridine den programmierten Zelltod (Apoptose). Weiters wurde eine verstärkte Expression des HIV Promoters durch 7,8-Dihydroneopterin in JURKAT Zellen nachgewiesen. Bei allen diesen Vorgängen scheint die Eigenschaft der Pteridine, mit dem zellulären Redoxgleichgewicht zu interferieren, entscheidend zu sein. Das Ziel des vorgelegten Projekts ist es, mehr über die biochemischen und regulatorischen Eigenschaften der Pteridine zu erfahren. Die Bildung von Neopterin Derivativen während einer Aktivierung des Immunsystems, ihre Eigenschaft mit Redox-sensitiven Faktoren zu interferieren und Apoptose zu induzieren ist besonders interessant, wenn man bedenkt, daß die Pathogenese vieler Krankheiten mit oxidativern Streß und einem vermehrten Absterben von Zellen in Verbindung gebracht wird. Die Wirkung von Neopterin und 7,8-Dihydroneopterin soll an isolierte T Zellen von gesunden Spendern und von Patienten mit SLE nachgeprüft werden. Dabei soll speziell auch auf eine Wechselwirkung zwischen den Pteridinen und dem Zytokinnetzwerk eingegangen werden. Diese Studien sind unumgänglich, um einerseits frühere Zellkulturexperimente besser interpretieren zu können und weiters um die Rolle der Produktion von Neopterin und 7,8-Dihydroneopterin bei einer Aktivierung des Immunsystems aufzuklären.

Neopterin wird von Makrophagen und dendritischen Zellen nach Stimulation mit dem Th-1 Zytokin Interferon- während der Zell-vermittelten Immunaktivierung produziert. Analog dazu korrelieren Neopterinkonzentrationen in Blut oder Urin bei verschiedensten Erkrankungen, wie z. B. in der HIV-Infektion, oder auch bei systemischem Lupus erythematosus gut mit dem Krankheitsverlauf. Neopterin derivate haben spezifische biochemische Funktionen, sie haben Einfluss auf die Aktivierung von intrazellulären Signaltranskriptionsfaktoren, die Expression von speziellen Genen, und sie induzieren Apoptose. Um weitere Erkenntnisse über die Rolle dieser Pteridine in vivo zu gewinnen, wurde im Rahmen dieses Projekts der Einfluss von Neopterinderivaten auf frisch isolierte humane T Zellen untersucht. Es wurde beobachtet, dass 7,8-Dihydroneopterin sehr effektiv Apoptose in T Zellen induziert, im Vergleich zu T-lymphoblastoiden Zelllinien reagierten frisch isolierte T Zellen wesentlich empfindlicher. Um eine Beteiligung von Sauerstoffradikalen und von oxidativem Stress zu untersuchen, wurden die T-Zellen mit Antioxidantien behandelt, was auch zu einer Verringerung des Anteils apoptotischer Zellen führte. Dieser Befund passt gut zu früheren Ergebnissen, in denen die Bildung von Sauerstoffradikalen in wässrigen Lösungen von 7,8-Dihydroneopterin nachgewiesen wurde. Parallel dazu wurden Versuche mit T Zellen von Patienten mit systemischem Lupus erythematosus durchgeführt. Vergleicht man die Ergebnisse mit jenen von T Zellen gesunder Blutspender, so ergibt sich ein signifikant geringerer Prozentsatz an apoptotischen Zellen nach 24- stündiger Behandlung mit 7,8-Dihydroneopterin. Dieses Resultat lässt vermuten, dass 7,8-Dihydroneopterin spezifisch gesunde T Zellen angreift und dadurch zur Vermehrung von autoreaktiven Zellen beitragen könnte. Weiters wurde der Einfluss von Neopterinderivaten auf die Produktion von Zytokinen studiert. Weder Neopterin noch 7,8-Dihydroneopterin beeinflussten die Zytokinproduktion. Wurden jedoch mit Mitogenen stimulierte T Lymphozyten mit 5,6,7,8-Tetrahydroneopterin behandelt, so konnte die Produktion von Zytokinen vollständig gehemmt werden. Zusammenfassend wurde nachgewiesen, dass Neopterinderivate die T-Zellfunktion modulieren und dadurch ein immunregulatorisches Werkzeug für Makrophagen und dendritische Zellen sein könnten. Somit könnten sie z.B. bei der Entstehung einer Immundefizienz vor allem bei chronischen Erkrankungen eine Rolle spielen.