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Molekulare Mechanismen der Tumor-Nekrose-Faktor-Rezeptor-1 (TNF-R1)-vermittelten Apoptose
(2002) Weingärtner, Monika; Scheurich, Peter (Prof. Dr.)
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den molekularen Mechanismen von TNF-, TRAIL- und FasL-induzierten Signalwegen. Schwerpunkt war hier insbesondere die TNF-R1-vermittelte Apoptose und die Aktivierung der c-Jun N-terminalen Kinase (JNK) durch die genannten Zytokine. Vor einiger Zeit wurde gezeigt, daß der Nicht-Todesrezeptor TNF-R2 in bestimmten Zelltypen Apoptose induzieren kann. Die Induktion der Apoptose durch diesen und einige andere TNF-Rezeptoren ohne Todesdomäne erfolgt über die Bildung von endogenem Membran-TNF. Dieses membranständige TNF aktiviert dann den Todesrezeptor TNF-R1. Interessanterweise ist auch der TNF-R1 selbst in der Lage, nach Stimulation endogenes TNF zu produzieren. In dieser Arbeit konnte erstmals gezeigt werden, daß Geldanamycin, ein Inhibitor des Hitzeschock Protein 90 (Hsp 90), sowie der Proteasomeninhibitor MG-132, die beide den NF-kB-Signalweg blockieren, zwar die schnelle TNF-R1-vermittelte, nicht aber die TRAIL-vermittelte Apoptose in Kym-1-Zellen inhibieren. Auf die späte TNF-R1-vermittelte Apoptose war der Einfluß der Inhibitoren sehr viel schwächer (GA) bzw. nicht mehr beobachtbar (MG-132). Dies ist ein Hinweis darauf, daß der NF-kB-Signalweg eine Rolle für die schnelle TNF-R1-vermittelte Apoptose-Induktion spielt. Eine Stimulation des TNF-R1 durch agonistische Antikörper führte zur Induktion von endogenem TNF und Apoptose. Der Einsatz TNF-spezifischer Antikörper verhinderte die schnelle Apoptose-Induktion. Die TNF-R1-stimulierten Kym-1-Zellen exprimierten TNF nach TNF-R1-Aktivierung hauptsächlich in einer Zell-assoziierten Form, was vermuten läßt, daß es sich bei dem endogen produzierten TNF um Membran-TNF (memTNF) handelt. Es ist anzunehmen, daß dieses membranständige TNF den TNF-R2 aktiviert, da Membran-TNF im Vergleich zu TNF-R1 ein guter Aktivator dieses Rezeptors ist. Nach simultaner Stimulation beider TNF-Rezeptoren durch agonistische Antikörper war Geldanamycin nicht mehr in der Lage die Induktion der Apoptose zu inhibieren. Dies deutet auf eine Kooperation beider TNF-Rezeptoren bei der schnellen TNF-R1-vermittelten Apoptose in Kym-1-Zellen hin. Die Induktion von membranständigem TNF und der folgende „Crosstalk“ zwischen TNF-R1 und TNF-R2 bewirken so diese schnelle und starke TNF-R1-vermittelte apoptotische Antwort. Durch diesen Rezeptor-„Crosstalk“ wird die TNF-R1-vermittelte Apoptose zudem unabhängig von permanenter exogener TNF-Stimulation. Untersuchungen der gegenseitigen Beeinflussung der TNF-R1-vermittelten JNK-Aktivierung und der TNF-R1-vermittelten Apoptose-Induktion ergaben, daß die TNF-R1-vermittelte JNK-Aktivierung nur eine untergeordnete Rolle für die TNF-R1-vermittelte Apoptose spielt. Es ergab sich weiter, daß zwei verschiedene Mechanismen für die TNF-R1-vermittelte JNK-Aktivierung existieren: ein transienter, Caspase-unabhängiger Mechanismus, der durch Vorstimulation mit NF-kB-induzierenden Liganden gehemmt werden kann und ein verzögert einsetzender Mechanismus, der Caspase-abhängig ist. Im Falle der TRAIL-induzierten JNK-Aktivierung zeigte sich gleichfalls die Existenz zweier verschiedener Zelltyp-abhängiger Signalwege, die JNK aktivieren. Ein Caspase-abhängiger, aber RIP-unabhängiger und ein RIP-abhängiger aber Caspase-unabhängiger Signalweg. Es muß sich jedoch in der Zukunft erst zeigen, ob die JNK-Aktivierung tatsächlich eine Folge der Apoptose ist, oder ob die beteiligten Caspasen über einen getrennten Apoptose-unabhängigen Signalweg aktiviert werden.