The impact of microRNAs 96/183 and neuroplin-1 on t cell activation and autoimmunity
Autoimmune diseases are caused by tissue damage in the presence of autoantibodies and self-reactive lymphocytes. The identification of target molecules that have an impact on the development of T cell-dependent autoimmunity is of special therapeutic interest.
Aberrant microRNA (miRNA) expression patterns in immune cells were described in many autoimmune disorders. MiRNAs are small non-coding transcripts that posttranscriptionally regulate gene expression by binding to complementary sites mostly in the 3`UTR of target mRNAs resulting in translational inhibition or degradation. However, the role of specific miRNAs in the regulation of T cell-mediated autoimmunity is still under investigation. Here, we identified miRNA-96 and miRNA-183 to be highly expressed in CD4+ T cells of patients suffering from the severe autoimmune disease Graves’ orbitopathy as well as in murine and human CD4+ T cells upon activation in vitro. Therefore, we aimed to analyze the impact of both miRNAs on CD4+ T cell function. By luciferase reporter gene assay EGR-1 was identified as a direct target of miR-96 and miR-183 in T cells. Retroviral overexpression of both miRNAs in CD4+CD25- T cells resulted in decreased EGR-1 and PTEN expression accompanied by increased phosphorylation of Akt at S473 and enhanced proliferative capacity in vitro. The knockdown of both miRNAs in CD4+CD25- T cells with specific antagomirs led to an increase in EGR-1 and PTEN expression, decreased Akt phosphorylation and proliferation in vitro. Adoptive transfer of antigen-specific miRNA-96/183 transduced T cells elicited a more severe autoimmune response in a murine diabetes model while the transfer of antagomir-treated T cells prolonged the onset of diabetes in vivo. Our results indicate that miRNA-96 and miR-183 modulate intracellular signaling in activated T cells and thereby are involved in regulation of T cell-mediated autoimmunity.
Neuropilin-1 (Nrp-1) is a specific cell surface marker for murine Tregs and was demonstrated to facilitate the VEGF-dependent migration of Tregs into tumor microenvironment. If this mechanism is specific for tumorous tissue or can be applied in general to other inflamed settings like autoimmunity is still elusive. Here, we showed that T cell-specific Nrp-1 deletion led to an earlier onset of spontaneous autoimmune diabetes in vivo. Furthermore, our results demonstrate that Nrp-1-deficient Tregs fail to control the onset of diabetes as properly as Nrp-1 expressing Tregs in a transfer model of antigen-specific autoimmune diabetes in vivo. Thus, our date provide first evidence that Nrp-1 expression on Tregs modulates inflammatory immune responses also in autoimmunity.
Autoimmunkrankheiten entstehen durch Gewebeschäden in Folge von Autoantikörpern und selbstreaktiven Lymphozyten. Zum besseren Verständnis der Krankheitsbilder und zur Entwicklung möglicher Therapien, ist es von großem Interesse Moleküle zu identifizieren, die an der Entstehung von T-Zell-vermittelter Autoimmunität beteiligt sind. Die Veränderung von microRNA (miRNAs) Expressionsmustern in Immunzellen steht im Zusammenhang mit einigen Autoimmunerkrankungen. Bei miRNAs handelt es sich um kurze, nicht-proteinkodierende Transkripte, die an der posttranskriptionalen Regulierung von Genen beteiligt sind. MiRNAs binden meist an komplementäre Bereiche in der 3’UTR ihrer Ziel-mRNA. Als Folge dieser Bindung kommt es entweder zur Inhibierung der Translation oder zum Abbau der mRNA.
Die hier präsentierten Ergebnisse zeigen, dass CD4+ T-Zellen von Patienten mit schwerer endokrine Orbitopathie eine erhöhte Expression von miR-96 und miR-183 aufweisen. Zu diesem Anstieg kam es auch in murinen und humanen CD4+CD25- T-Zellen nach Aktivierung in vitro. Um den Einfluss beider miRNAs auf die Funktion von CD4+ T-Zellen zu untersuchen, wurden die miRNAs zum einen mittels retroviralem Gentransfer überexprimiert und zum anderen durch Antagomirs herunterreguliert. In einem Luciferase Reporter Gen Assay konnten wir EGR-1 als Ziel-mRNA von miR-96 und miR-183 identifizieren. T-Zellen, welche die beiden miRNAs überexprimieren wiesen eine verringerte Expression von EGR-1 und PTEN, sowie eine erhöhte Phosphorylierung von Akt und gesteigerte proliferative Aktivität auf. Umgekehrt konnten wir zeigen, dass die verringerte Expression von miR-96 und miR-183 zur erhöhten Expression von EGR-1 und PTEN, gefolgt von verringerter Akt Phosphorylierung und geringerer Proliferation in CD4+CD25- T Zellen führte. In einem Mausmodel für Antigen-spezifischen Autoimmun-Diabetes führte der Transfer von miRNA-überexprimierenden Effektorzellen zur Beschleunigung des Krankheitsverlaufes während der Transfer von T-Zellen mit verringerter miRNA Expression den Beginn der Krankheit hinauszögerte. Unsere Ergebnisse zeigen, dass miR-96 und miR-183 an der Regulation der T-Zell Aktivierung beteiligt sind und somit auch bei der T-Zell-vermittelten Autoimmunität eine entscheidende Rolle spielen.
Neuropillin-1 (Nrp-1) ist ein spezifischer Marker für murine regulatorische T-Zellen (Tregs) und vermittelt die Migration entlang eines VEGF-Gradienten ins Tumorgewebe. Ob es sich hierbei um einen Tumor-spezifischen oder generellen Mechanismus handelt, der auch auf andere Entzündungsreaktionen übertragbar ist, ist noch nicht beschrieben. Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Deletion von Nrp-1 in der gesamten T-Zell Population die Entstehung von Autoimmun-Diabetes beschleunigt. Des Weiteren, scheinen Nrp-1-defiziente Tregs, die Entstehung von Autoimmun-Diabetes schlechter zu kontrollieren. Diese Ergebnisse geben erste Hinweise, dass die Expression von Nrp-1 auf Tregs wichtig für die generelle Kontrolle von Immunreaktionen ist.
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