Maria Nathalia De Lira

• T cells play an essential role in the immune system. Engaging the T cell receptor (TCR) initiates a cascade of signaling events that activates the T cells. Neutral sphingomyelinase (NSM) is a member of a superfamily of enzymes responsible for the hydrolysis of sphingomyelin into phosphocholine and ceramide. Sphingolipids are essential mediators in signaling cascades involved in apoptosis, proliferation, stress responses, necrosis, inflammation, autophagy, senescence, and differentiation. Upon specific ablation of NSM2, T cells proved to beT cells play an essential role in the immune system. Engaging the T cell receptor (TCR) initiates a cascade of signaling events that activates the T cells. Neutral sphingomyelinase (NSM) is a member of a superfamily of enzymes responsible for the hydrolysis of sphingomyelin into phosphocholine and ceramide. Sphingolipids are essential mediators in signaling cascades involved in apoptosis, proliferation, stress responses, necrosis, inflammation, autophagy, senescence, and differentiation. Upon specific ablation of NSM2, T cells proved to be hyper-responsive to CD3/CD28 co-stimulation, indicating that the enzyme acts to dampen early overshooting activation of these cells. It remained unclear whether a deregulated metabolic activity supports the hyper-reactivity of NSM2 deficient T cells. This work demonstrates that the ablation of NSM2 activity affects the metabolism of the quiescent CD4+ T cells. These accumulate ATP in mitochondria and increase basal glycolytic activity by increasing the basal glucose uptake and GLUT1 receptor expression, which, altogether, raises intracellular ATP levels and boosts cellular respiration. The increased basal metabolic activity is associated with rapid phosphorylation of S6, a mTORC1 target, as well as enhanced elevation total ATP levels within the first hour after CD3/CD28 costimulation. Increased metabolic activity in resting NSM2 deficient T cells does, however, not support sustained stimulated responses. While elevated under steady-state conditions and elevated early after co-stimulation in NSM2 deficient CD4+ T cells, the mTORC1 pathway regulating mitochondria size, oxidative phosphorylation, and ATP production is impaired after 24 hours of stimulation. Taken together, the absence of NSM2 promotes a hyperactive metabolic state in unstimulated CD4+ T cells yet fails to support sustained T cell responses upon antigenic stimulation without affecting T cell survival.…
• T-Zellen spielen eine wesentliche Rolle im Immunsystem. Die Aktivierung des T-Zell-Rezeptors (TCR) löst eine Kaskade von Signalereignissen aus, die die T-Zellen aktivieren. Neutrale Sphingomyelinase (NSM) gehört zu einer Superfamilie von Enzymen, die für die Aufspaltung von Sphingomyelin in Phosphocholin und Ceramid verantwortlich sind. Sphingolipide sind wesentliche Mediatoren in Signalkaskaden, die an Apoptose, Proliferation, Stressreaktionen, Nekrose, Entzündung, Autophagie, Seneszenz und Differenzierung beteiligt sind. NSM2-depletierteT-Zellen spielen eine wesentliche Rolle im Immunsystem. Die Aktivierung des T-Zell-Rezeptors (TCR) löst eine Kaskade von Signalereignissen aus, die die T-Zellen aktivieren. Neutrale Sphingomyelinase (NSM) gehört zu einer Superfamilie von Enzymen, die für die Aufspaltung von Sphingomyelin in Phosphocholin und Ceramid verantwortlich sind. Sphingolipide sind wesentliche Mediatoren in Signalkaskaden, die an Apoptose, Proliferation, Stressreaktionen, Nekrose, Entzündung, Autophagie, Seneszenz und Differenzierung beteiligt sind. NSM2-depletierte T-Zellen erwiesen sich als hyper-reaktiv gegenüber CD3/CD28-Kostimulation, was darauf hinweist, dass das Enzym eine überschießende Aktivierung dieser Zellen dämpft. Es blieb unklar, ob die Hyperreaktivität NSM2-defizienter T-Zellen durch eine deregulierte Stoffwechselaktivität unterstützt wird. Diese Arbeit zeigt, dass NSM2-Insuffizienz den Metabolismus ruhender CD4+-T-Zellen beeinflusst: Diese akkumulieren ATP in Mitochondrien und zeigen eine erhöhte basale glykolytische Aktivität, die auf einer erhöhten Glukoseaufnahme und Expression des GLUT1-Rezeptors beruht und mit einer Erhöhung intrazellulärer ATP-Werte und gesteigerten Zellrespiration einhergeht. Aufgrund ihrer bereits erhöhten basalen metabolische Aktivität zeigen NSM2 defiziente T Zellen eine im Vergleich zu Kontrollzellen schnellere, effizientere Aktivierung nach Kostimulation, die sich in Phosphorylierung von S6, eines mTORC1 Targets, sowie erhöhtem ATP Spiegel manifestiert. Dies kann jedoch nicht aufrechterhalten werden:Die mTORC1-Aktivierung, die die Größe der Mitochondrien, die oxidative Phosphorylierung und die ATP-Produktion reguliert, unter stationären Bedingungen in NSM2-defizienten CD4+-T-Zellen erhöht ist, ist nach 24-stündiger Kostimulation beeinträchtigt. Insgesamt scheint die NSM2-Aktivität wesentlich für die Regulation der basalen metabolischen Aktivität ruhender T-Zellen und der Vermeidung überschiessender Antworten nach Kostimulation zu sein, jedoch ebenso wichtig für die dauerhafte Aufrechterhaltung des Aktivierungssignals zu sein.…