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Role of the lipoxin A4 receptor in inflammation


Waechter, Vanessa. Role of the lipoxin A4 receptor in inflammation. 2010, University of Zurich, Faculty of Science.

Abstract

ZUSAMMENFASSUNG Der Lipoxin A4 Rezeptor (ALXR) wird von nahezu allen Leukozyten exprimiert und erfüllt eine wichtige Funktion in der Wirtsabwehr und in entzündlichen Erkrankungen wie rheumatoide Arthritis und Asthma. Der Rezeptor bindet strukturell unterschiedliche agonistische Liganden. Dazu gehören Peptide und Lipidmediatoren, welche vor allem die Chemotaxis und die Aktivierung von polymorphkernigen neutrophilen Granulozyten (PMN) und Monozyten regulieren, die in entzündetes Gewebe einwandern. Die Regulierung von ALXR ist kaum beschrieben. Nur, einzelne an Entzündungen beteiligte Regulatoren die die Expression von ALXR erhöhen, wurden identifiziert. In Enterozyten wird ALXR beispielsweise von Zytokinen wie Interleukin-6 (IL-6), Interleukin-13 (IL-13) und Interleukin-4 (IL-4) reguliert. Jedoch ist wenig über seine transkriptionnelle und translationelle Regulierung in myeloiden Zellen wie Monozyten und Makrophagen bekannt. Das Ziel meiner Arbeit ist, ein besseres Verständnis der transkriptionalen Regulierung des ALXRs in Makrophagen zu erhalten, um dessen Funktion bei einer Entzündung zu verstehen. Ich habe zwei Promoterregionen, getrennt durch 224 Basenpaare, identifiziert, welche die Expression von ALXR in Makrophagen vermitteln. Beide Promoterregionen erhöhten die Transkription in einem Reporter-Assay, und es konnte gezeigt werden, dass die basalen Transkriptionsfaktoren OCT1 und SP1 an den ersten beziehungsweise den zweiten Promoter binden und die Transkription aktivieren. Um die Expression des ALXR in Monozyten und Makrophagen zu untersuchen, habe ich die basale Expression der ALXR-mRNA während der Differenzierung der Monozyten zu Makrophagen und die mRNA-Expression in stimulierten Makrophagen gemessen. Während Monozyten ALXR-mRNA in hoher Konzentration exprimierten, führte die Differenzierung zu Makrophagen zur Einstellung der ALXR- Expression. Stimulierung von Makrophagen mit verschiedenen Zytokinen zeigte, dass lediglich IFNγ die ALXR-Expression auf Konzentrationen ähnlich der in Monozyten gemessenen erhöhte. Diese Hochregulierung durch IFNγ wird zum Teil durch die Interaktion von IRF1 mit einer Bindungsstelle für den Transkriptionsfaktor IRSE vermittelt, welche sich in der ersten Promoterregion für ALXR befindet. Diese Daten bestätigen einen Einfluss von ALXR auf die Chemotaxis von Monozyten, die auf einen Gradienten von pro- oder anti-inflammatorischer Liganden zurückzuführen ist. Die Monozyte könnte abhängig vom Liganden und vom Milieu des invadierten Gewebes entweder in eine M1- oder eine M2-Makrophage differenzieren. Da IFNγ dafür bekannt ist, die Differenzierung von Makrophagen zu pro-inflammatorischen Makrophagen vom Typ M1 zu induzieren, legen meine Ergebnisse nahe, dass in der frühen Phase der Entzündung nur M1-Makrophagen durch die pro-inflammatorischen Liganden von ALXR aktiviert werden können. Diese aktivierten M1-Makrophagen könnten inflammatorische Regulatoren bilden und PMN und Monozyten rekrutieren, welche Pathogene erkennen und vernichten. Wirken jedoch anti-inflammatorische Lipidliganden an der Entzündungsstelle, könnten diese M1- Makrophagen zu M2-Makrophagen redifferenzieren und mithelfen, die Homöostase des Gewebes wiederherzustellen. SUMMARY The lipoxin A4 receptor (ALXR) is expressed in almost all leukocytes and plays an important role in host defense and inflammation such as rheumatoid arthritis and asthma. The receptor binds structurally diverse agonistic ligands, including peptides and lipid mediators, which mainly regulate chemotaxis and activation of polymorphonuclear neutrophils (PMN) and monocytes that enter the inflamed tissue. The regulation of ALXR is poorly described but a few regulators, involved in inflammation, have been identified to upregulate the expression of ALXR. For instance ALXR is regulated in enterocytes by cytokines such as interleukin-6 (IL-6) interleukin-13 (IL-13) and interleukin-4 (IL-4). However, little is known about its own transcriptional and translational regulation in myeloid cells such as monocytes and macrophages. In this thesis I aim at better understanding the transcriptional regulation of the ALXR in macrophages to delineate its role during inflammation. I identified two promoter regions separated by 224 bps which drive the expression of the ALXR in macrophages. Both promoter regions increased transcription in a reporter assay and the basal transcription factors, OCT1 and SP1, were shown to bind the first and the second promoter, respectively, and to transactivate transcription. To investigate the ALXR mRNA expression in monocytes and macrophages, I measured basal expression of the ALXR mRNA during differentiation of monocytes to macrophages and stimulated mRNA expression in macrophages. While monocytes expressed high levels of ALXR mRNA, differentiation into macrophages abrogated ALXR expression. Stimulation of macrophages with a set of cytokines revealed that only IFNγ increased ALXR expression to levels similar to the ones detected in monocytes. This upregulation by IFNγ is in part mediated by IRF1 interacting with an IRSE transcription factor binding site located in the first promoter region of ALXR. These data support that the ALXR plays a role in the chemotaxis of monocytes, which results from a gradient of pro-inflammatory or anti-inflammatory ligands. Depending on the ligand and the environment of the invaded tissue, the monocyte may then differentiate into either an M1 or a M2 macrophage. Since IFNγ is known to induce the differentiation of macrophages into pro-inflammatory M1 type macrophages, my data suggest that in the early phase of inflammation only M1 macrophages could further be triggered by the pro- inflammatory ligands of ALXR to generate inflammatory regulators and to recruit PMN and monocytes that recognize and kill pathogen. On the other hand, when anti-inflammatory lipid ligands occur at the site of inflammation, these M1 macrophages may re-differentiate into M2 macrophages, and play a role in restoring tissue homeostasis.

Abstract

ZUSAMMENFASSUNG Der Lipoxin A4 Rezeptor (ALXR) wird von nahezu allen Leukozyten exprimiert und erfüllt eine wichtige Funktion in der Wirtsabwehr und in entzündlichen Erkrankungen wie rheumatoide Arthritis und Asthma. Der Rezeptor bindet strukturell unterschiedliche agonistische Liganden. Dazu gehören Peptide und Lipidmediatoren, welche vor allem die Chemotaxis und die Aktivierung von polymorphkernigen neutrophilen Granulozyten (PMN) und Monozyten regulieren, die in entzündetes Gewebe einwandern. Die Regulierung von ALXR ist kaum beschrieben. Nur, einzelne an Entzündungen beteiligte Regulatoren die die Expression von ALXR erhöhen, wurden identifiziert. In Enterozyten wird ALXR beispielsweise von Zytokinen wie Interleukin-6 (IL-6), Interleukin-13 (IL-13) und Interleukin-4 (IL-4) reguliert. Jedoch ist wenig über seine transkriptionnelle und translationelle Regulierung in myeloiden Zellen wie Monozyten und Makrophagen bekannt. Das Ziel meiner Arbeit ist, ein besseres Verständnis der transkriptionalen Regulierung des ALXRs in Makrophagen zu erhalten, um dessen Funktion bei einer Entzündung zu verstehen. Ich habe zwei Promoterregionen, getrennt durch 224 Basenpaare, identifiziert, welche die Expression von ALXR in Makrophagen vermitteln. Beide Promoterregionen erhöhten die Transkription in einem Reporter-Assay, und es konnte gezeigt werden, dass die basalen Transkriptionsfaktoren OCT1 und SP1 an den ersten beziehungsweise den zweiten Promoter binden und die Transkription aktivieren. Um die Expression des ALXR in Monozyten und Makrophagen zu untersuchen, habe ich die basale Expression der ALXR-mRNA während der Differenzierung der Monozyten zu Makrophagen und die mRNA-Expression in stimulierten Makrophagen gemessen. Während Monozyten ALXR-mRNA in hoher Konzentration exprimierten, führte die Differenzierung zu Makrophagen zur Einstellung der ALXR- Expression. Stimulierung von Makrophagen mit verschiedenen Zytokinen zeigte, dass lediglich IFNγ die ALXR-Expression auf Konzentrationen ähnlich der in Monozyten gemessenen erhöhte. Diese Hochregulierung durch IFNγ wird zum Teil durch die Interaktion von IRF1 mit einer Bindungsstelle für den Transkriptionsfaktor IRSE vermittelt, welche sich in der ersten Promoterregion für ALXR befindet. Diese Daten bestätigen einen Einfluss von ALXR auf die Chemotaxis von Monozyten, die auf einen Gradienten von pro- oder anti-inflammatorischer Liganden zurückzuführen ist. Die Monozyte könnte abhängig vom Liganden und vom Milieu des invadierten Gewebes entweder in eine M1- oder eine M2-Makrophage differenzieren. Da IFNγ dafür bekannt ist, die Differenzierung von Makrophagen zu pro-inflammatorischen Makrophagen vom Typ M1 zu induzieren, legen meine Ergebnisse nahe, dass in der frühen Phase der Entzündung nur M1-Makrophagen durch die pro-inflammatorischen Liganden von ALXR aktiviert werden können. Diese aktivierten M1-Makrophagen könnten inflammatorische Regulatoren bilden und PMN und Monozyten rekrutieren, welche Pathogene erkennen und vernichten. Wirken jedoch anti-inflammatorische Lipidliganden an der Entzündungsstelle, könnten diese M1- Makrophagen zu M2-Makrophagen redifferenzieren und mithelfen, die Homöostase des Gewebes wiederherzustellen. SUMMARY The lipoxin A4 receptor (ALXR) is expressed in almost all leukocytes and plays an important role in host defense and inflammation such as rheumatoid arthritis and asthma. The receptor binds structurally diverse agonistic ligands, including peptides and lipid mediators, which mainly regulate chemotaxis and activation of polymorphonuclear neutrophils (PMN) and monocytes that enter the inflamed tissue. The regulation of ALXR is poorly described but a few regulators, involved in inflammation, have been identified to upregulate the expression of ALXR. For instance ALXR is regulated in enterocytes by cytokines such as interleukin-6 (IL-6) interleukin-13 (IL-13) and interleukin-4 (IL-4). However, little is known about its own transcriptional and translational regulation in myeloid cells such as monocytes and macrophages. In this thesis I aim at better understanding the transcriptional regulation of the ALXR in macrophages to delineate its role during inflammation. I identified two promoter regions separated by 224 bps which drive the expression of the ALXR in macrophages. Both promoter regions increased transcription in a reporter assay and the basal transcription factors, OCT1 and SP1, were shown to bind the first and the second promoter, respectively, and to transactivate transcription. To investigate the ALXR mRNA expression in monocytes and macrophages, I measured basal expression of the ALXR mRNA during differentiation of monocytes to macrophages and stimulated mRNA expression in macrophages. While monocytes expressed high levels of ALXR mRNA, differentiation into macrophages abrogated ALXR expression. Stimulation of macrophages with a set of cytokines revealed that only IFNγ increased ALXR expression to levels similar to the ones detected in monocytes. This upregulation by IFNγ is in part mediated by IRF1 interacting with an IRSE transcription factor binding site located in the first promoter region of ALXR. These data support that the ALXR plays a role in the chemotaxis of monocytes, which results from a gradient of pro-inflammatory or anti-inflammatory ligands. Depending on the ligand and the environment of the invaded tissue, the monocyte may then differentiate into either an M1 or a M2 macrophage. Since IFNγ is known to induce the differentiation of macrophages into pro-inflammatory M1 type macrophages, my data suggest that in the early phase of inflammation only M1 macrophages could further be triggered by the pro- inflammatory ligands of ALXR to generate inflammatory regulators and to recruit PMN and monocytes that recognize and kill pathogen. On the other hand, when anti-inflammatory lipid ligands occur at the site of inflammation, these M1 macrophages may re-differentiate into M2 macrophages, and play a role in restoring tissue homeostasis.

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Additional indexing

Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Hengartner Michael O, Hersberger Martin
Communities & Collections:UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:570 Life sciences; biology
610 Medicine & health
Language:English
Place of Publication:Zürich
Date:2010
Deposited On:08 Dec 2010 07:51
Last Modified:08 Feb 2019 14:54
Number of Pages:86
Additional Information:Enthält Sonderdrucke
OA Status:Green
Related URLs:https://www.recherche-portal.ch/primo-explore/fulldisplay?docid=ebi01_prod006131032&context=L&vid=ZAD&search_scope=default_scope&tab=default_tab&lang=de_DE (Library Catalogue)

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