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The characterization of immune cells in Asm-overexpressed mice

Hung, Wing Yee

Lysosomal enzyme acid sphingomyelinase (ASM) is known for regulating cellular ceramide, by converting sphingomyelin (SM) into ceramide. Mutations in SMPD1, the ASM encoding gene, cause Niemann-Pick disease with the symptoms of progressive hepatosplenomegaly, pulmonary defects, heart and brain disease. The alternation of Asm activity results in abnormal level of ceramide, and is involved in cancer, neuro-degeneration, cardiovascular diseases, apoptosis, and cystic fibrosis. There are a few studies demonstrating the relation of Asm with immune cells, however, its role is yet to be confirmed. The tAsm mouse model is a Smpd1 (sphingomyelin phosphodiesterase 1) transgen-ic mouse line, in which Asm is overexpressed. Using this mouse model the direct re-lation in between Asm and immune system could be studied. Leucocytes are the ma-jor cell type in the immune system. These cells include lymphocytes, monocytes and neutrophils. They develop in the bone marrow and thymus and migrate to different lymphoid organs for their functions once mature. The present study focuses on the characterization of tAsm mice on T lymphocytes, B lymphocytes, and macrophages in the lymphoid organs spleen, lymph node and thymus. The migration, innate and adaptive response were examined. Asm overexpression did not seem to have effect on T lymphocytes, B lymphocytes, and macrophages without immunization, because there was no obvious change in populations and lo-calization. Interestingly, B cells and dendritic cells were seen closely related to ceramide-expressing cells. The current study confirmed that the tAsm mouse model provide a useful platform for immunological researches, since it showed baseline close to the wildtype (WT) healthy mice. Our findings also revealed the potential roles of B cells and dendritic cells in Asm overexpression.  

Das lysosomale Enzym saure Sphingomyelinase (Asm) reguliert zelluläre Ceramidspiegel, in dem es Sphingomyelin zu Ceramid hydrolysiert. Mutationen im Smpd1-Gen, welches die Asm kodiert, führen zur Niemann-Pick-Typ A bzw. B Erkrankung, deren Symptome neben einer progressiven Hepatosplenomegalie Beeinträchtigungen von Lungen-, Herz- und Hirnfunktionen umfassen. Änderungen der Asm-Aktivität und damit einhergehende veränderte Ceramidlevel, spielen bei diversen Krankheitsbildern eine Rolle. Diese umfassen unter anderem die Mukoviszidose, neurodegenerative Syndrome sowie Tumor- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Es gibt Studien, die darauf hinweisen, dass die Asm auch in Immunzellen von Bedeutung ist, die konkreten Implikationen müssen jedoch noch aufgezeigt werden. Als Mausmodell für die Asm-Überexpression dient ein für Smpd1 transgener Mausstamm (tAsm). Anhand dieses Modells wurde die Bedeutung der Asm für das Immunsystem untersucht. Die zellulären Bestandteile des Immunsystems werden als Leukozyten, weiße Blutzellen, bezeichnet. Zu diesen zählen unter anderem Lymphozyten, Monozyten und Neutrophile. Ihre Entwicklung findet im Knochenmark und dem Thymus statt. Nach ihrer Reifung wandern sie in die verschiedenen lymphatischen Organe aus, um ihre jeweiligen Funktionen zu erfüllen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Charakterisierung der lymphatischen Organe des tAsm Mausmodells, mit Fokus auf Makrophagen, T- und B-Zellen in der Milz, den Lymphknoten und dem Thymus. Hierfür wurden die Migration, sowie angeborene wie adaptive Immunantworten untersucht. Allein die Überexpression der Asm hat keinen Effekt auf die untersuchten Zelltypen, wenn man Änderungen der Populationsgröße oder die Lokalisierung der Immunzellen betrachtet. Interessanterweise wurden B-Zellen und dendritische Zellen in räumlicher Nähe zu ceramidreichen Zellen beobachtet. Mit dieser Arbeit konnte bestätigt werden, dass das tAsm Mausmodell ein geeignetes Mittel zur Untersuchung des Immunsystems ist. Die transgenen Mäuse sind im Grundzustand gesunden Wildtyp-Mäusen sehr ähnlich und zeigen keine inhärenten Aberrationen von Immunzellen. Außerdem konnte gezeigt werden, dass B-Zellen und dendritische Zellen interessante Ziele für weiterführenden Studien sein können.

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Hung, Wing Yee: The characterization of immune cells in Asm-overexpressed mice. 2019.

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