Untersuchung zur Funktion von Cathepsin B in der durch zytotoxische T-Zellen vermittelten Lyse von Tumorzellen
Investigation of the function of cathepsin B in T cell mediated tumor cell lysis
von Miriam Ensslen
Datum der mündl. Prüfung:2009-08-03
Erschienen:2009-04-20
Betreuer:Prof. Dr. Ralf Dressel
Gutachter:Prof. Dr. Dieter Kube
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http://dx.doi.org/10.53846/goediss-740
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Description:Dissertation
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Zusammenfassung
Englisch
It has been suggested that cytotoxic T lymphocytes (CTL) protect themselves against perforin-mediated lysis by cell surface expression of cathepsin B. Interestingly, cathepsin B has been also found increased in many tumors and might be involved in tumor progression. This prompted us to analyze whether tumor cells might use cathepsin B for protection against perforin mediated cytotoxity of CTL. Antigen-specific CTL were obtained from T cell receptor (TCR) transgenic OT-I mice. These CTL use the calcium-dependent granule exocytosis pathway for killing. The T cell lymphoma cell line RMA served as target in Cr-51 release assays and the highly specific membrane impermeable inhibitor CA-074 and its membrane permeable derivate CA-074 Me were used at different concentrations to inhibit cathepsin B. In addition, mouse embryonic fibroblasts (MEF) from wild type and cathepsin B knockout mice were used as target cells. The presence of the cathepsin B inhibitor CA-074 at 5 µM increased the lysis of RMA target cells by CTL compared to controls. Interestingly, the cell membrane permeable inhibitor CA-074 Me that has to be processed intracellular to its active form did not appear to confer increased susceptibility to CTL. This suggests that inhibition of extracellular cathepsin B is responsible for the observed effect. To further support the hypothesis that cathepsin B can contribute to the protection of target cells against CTL, cathepsin B-deficient MEFs were analyzed and turned out to be killed more efficiently than wild type fibroblasts. In summary Cathepsin B is able to partly protect target cells from peforin mediated killing by CTL. This effect appears to be mediated by cell surface or extracellular cathepsin B that has been reported to inactivate perforin. Therefore, tumor cells that are exposed to CTL might use cathepsin B as an immune escape mechanism.
Keywords: cathepsin B; T lymphocytes; cytotoxicity tests; perforin; cancer; cathepsin B inhibition; immune escape
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Es gibt Hinweise darauf, dass zytotoxische T-Lymphozyten (CTL) sich selbst vor der Lyse durch ihr eigenes Perforin mittels Expression von Cathepsin B auf der Zelloberfläche schützen. Interessanterweise wird Cathepsin B auch in vielen Tumorzellen vermehrt exprimiert und ist möglicherweise in die Tumorprogression involviert. Dies veranlasste uns zu untersuchen, ob Tumorzellen möglicherweise Cathepsin B nutzen, um sich vor der Perforin-abhängigen Lyse durch CTL zu schützen. Antigenspezifische CTL wurden von OT-I-Mäusen gewonnen. Diese Zellen nutzen den calciumabhängigen Granula-Exozytose-Weg für die Lyse von Zielzellen. Die RMA-Zellen, Zellen einer T-Zell-Lymphom-Linie, dienten als Zielzellen im 51Chrom-Freisetzungs-Test. Der hoch spezifische zellmembranimpermeable Cathepsin-B-Inhibitor CA-074 und sein zellmembranpermeables Derivat CA-074 Me wurden in verschiedenen Konzentrationen eingesetzt, um Cathepsin B zu inhibieren. Zusätzlich wurden embryonale Mäusefibroblasten (MEF) von Cathepsin-B-Wildtyp-Mäusen und Cathepsin-B-knock-out Mäusen als Zielzellen eingesetzt. Die Anwesenheit des Cathepsin-B-Inhibitors CA-074 in der Konzentration von 5 µM erhöhte die Lyse der RMA-Tumorzellen durch CTL verglichen mit der Kontrolle. Interessanterweise scheint der zellmembranpermeable Cathepsin-B-Inhibitor CA-074 Me, welcher intrazellulär zu seiner aktiven Form prozessiert wird, nicht die Lysibilität der Zielzellen gegenüber den CTL zu erhöhen. Dies deutet darauf hin, dass vor allem die Inhibition des extrazellulären Cathepsin B für den beobachteten Effekt verantwortlich ist. Um die Hypothese, dass Cathepsin B am Schutz der Zielzellen vor CTL mitwirkt, zu bestätigen, wurden zusätzlich Cathepsin-B-defiziente MEFs analysiert und es zeigte sich, dass auch diese effizienter lysiert wurden als die Wildtyp-Fibroblasten. Zusammenfassend kann man sagen, dass Cathepsin B teilweise imstande ist, Zellen vor der Perforin-abhängigen Lyse durch CTL zu schützen, die den Granula-Exozytose-Weg nutzen. Dieser Effekt scheint durch extrazelluläres oder Oberflächen-assoziiertes Cathepsin B vermittelt zu sein, über das auch berichtet wurde, dass es Perforin spaltet. Daher ist es möglich, dass Tumorzellen, welche dem Angriff durch CTL ausgesetzt sind, Cathepsin B als einen Immune escape -Mechanismus nutzen.
Schlagwörter: Cathepsin B; T-Lymphozyten; Zytotoxizitätstest; Perforin; Krebs; Cathepsin-B-Inhibition;
