Regulation of lymphocyte activation and death

Abstract

T lymohocytes (T cells) and B lymphocytes (B cells) are important effector cells of the adaptive immune system. In response to infections, B cells are activated and produce antibodies against specific antigens. There are two types of T cells, cytotoxic T cells that kill cells infected with bacteria or viruses, and helper T (Th) cells that help B cells produce antibodies by secreting cytokines as well as by upregulating cell surface molecules. In one part of this study, we investigated the expression of one of these cell surface molecules, the CD40 ligand (CD40L), on activated Th cells. We were able to demonstrate the involvement of a new transcription factor, Egr, in regulation of CD40L expression. In the other part of the study we investigated the effects of a group of compounds, N-substituted benzamides, on signaling pathways and transcription factors involved in T and B cell activation and also in apoptosis. We were able to show that N-substituted benzamides having an extra acetyl group (Na-PA and Na-3-CPA) could inhibit activity of the transcription factors NF-kB and NFAT as well as expression of the CD40L in T cells. Activity of the transcription factor AP-1, as well as transcription of IL-2, was on the other hand increased. We could further show that Na-3-CPA inhibited NF-kB activity in pre-B cells. On the other hand, an N-substituted benzamide lacking the acetyl group but containing an extra chloride (3-CPA) was a potent inducer of apoptosis. We could show that 3-CPA induced apoptosis by two mechanisms. Addition of 3-CPA to pre-B cells induced cytochrome c release from the mitochondria and a subsequent activation of caspase-9. 3-CPA could also induce apoptosis in combination with LPS by inhibition of the NF-kB rescue pathway. Thus, we have in this study defined some of the working mechanisms for N-substituted benzamides in T and B cells at a molecular level.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

När vi blir infekterade av virus eller bakterier (patogener) hjälper olika delar av vårt immunförsvar till att försvara oss från dem. Vår hud, slemhinnor, magsyra och vissa immunceller hjälper till att ospecifikt och snabbt hindra patogenerna från att angripa oss och ofta räcker detta för att infektionen skall klaras av. Men det finns en del till av vårt immunförsvar som kallas det "förvärvade" eller det specifika immunförsvaret. Det tar längre tid att aktivera de celler som tillhör det specifika immunförsvaret men dessa celler har istället flera fördelar. Dels har de en förmåga att minnas om vi har utsatts för en viss patogen tidigare och dels är de just specifika. Detta gör när vi blir infekterade en andra gång av en viss patogen, sätter minnescellerna snabbt igång en massiv insatsstyrka som är riktad mot just den patogenen. Detta minne är bland annat orsaken till att vaccin fungerar. Vaccinet aktiverar cellerna i det specifika immunförsvaret och gör dem beredda på att snabbt slå till mot en viss patogen.



Två av de celltyper som hör till det specifika immunförsvaret är T-celler och B-celler, som båda är vita blodkroppar. B-cellerna är de celler som bildar antikroppar mot en viss patogen. Det finns två typer av T-celler, de så kallade cytotoxiska T-cellerna och hjälpar-T-cellerna. De cytotoxiska T-cellerna dödar celler som har blivit infekterade av virus eller bakterier, medan hjälpar-T-cellerna bland annat hjälper B-celler att bilda antikroppar. Mekanismerna som leder till aktivering av T-celler och B-celler är inte helt kända i detalj. Helt klart är att cellen måste kunna kommunicera med sin omgivning för att den ska förstå vad den ska göra. Detta gör den med hjälp av proteiner som finns inne i cellen och som i en kedja kommunicerar med varandra och transporterar information från cellytan och omgivningen in till cellkärnan. I kärnan kan sedan de gener som behövs läsas av och bli till just de proteiner som behövs för den cellens funktion.



När en hjälpar-T-cell blir aktiverad sänds signaler från ytan in till kärnan och cellen sätter igång att producera proteiner som den dels skickar ut till omgivningen och dels uttrycker på ytan. En del av mitt projekt har gått ut på att undersöka hur uttrycket av en av dessa cellytemolekyler, CD40-liganden, regleras. CD40-liganden är ytterst viktig för att hjälpar-T-cellen ska kunna hjälpa andra celler. Om inte CD40-liganden fungerar som den skall, kan detta leda till olika sjukdomstillstånd t.ex. autoimmuna sjukdomar som multipel skleros (MS) eller reumatism. Vi har i denna studie kunnat visa hur uttrycket av CD40-liganden styrs under cellens aktivering och vi har också funnit att en tidigare okänd faktor reglerar detta uttryck. Detta kan i slutändan bland annat leda till ökade möjligheter att utveckla specifika läkemedel mot tillstånd där CD40-liganden spelar stor roll, t.ex autoimmuna sjukdomar.



En annan del av arbetet har gått ut på att undersöka grupp substanser kallade N-substituerade benzamider. Dessa används sedan länge för att behandla en mängd olika tillstånd, som t.ex. illamående och hjärtarrytmier men också för att göra tumörer känsligare för strålning och kemoterapi. Medan benzamidernas kliniska effekter är väl dokumenterade är det inte alls så känt hur de verkar inuti enskilda celler. Vi har studerat fyra av dessa N-substituerade benzamider och hur de påverkar olika signalvägar i T- och B-celler. Det var känt sedan tidigare att vissa av benzamiderna har anti-inflammatoriska egenskaper samt att de även kan inducera apoptos i celler. Apoptos, eller programmerad celldöd, är ett sätt för celler att dö på ett kontrollerat sätt. Genom en serie signaler som medieras av vissa proteiner, så kallade caspaser, leder apoptos i slutändan till att cellen delas upp i intakta smådelar som raskt äts upp av makrofager och andra "ätarceller". Detta skyddar omgivningen från den döende cellens innehåll som annars hade kunnat orsaka skada.



Vi kunde visa att de benzamider som hade en extra acetylgrupp (Na-3-CPA och Na-PA) kunde inhibera en faktor som är viktig för aktivering av B- och T-celler, NF-kB. NF-kB spelar även en central roll i flera olika sjukdomar och inflammatoriska processer och många läkemedel, t.ex. acetylsalicylsyra har visats hindra aktiviteten hos just NF-kB. En annan intressant iakttagelse var att de acetylerade benzamiderna även kunde inhibera uttrycket av CD40-liganden på T-celler. Däremot kunde den benzamid som saknade acetylgruppen men som istället hade en extra klor (3-CPA) inducera apoptos i B-celler, dels genom att aktivera caspaser och dels hindra den skyddande effekt som NF-kB normalt har mot apoptos. Denna del av studien har bidragit till ökat kunskap om hur N-substituerade benzamider reglerar signalvägar inne i celler och vad som gör att vissa benzamider orsakar apoptos och andra hindrar inflammation. Förhoppningsvis kan detta leda till att de N-substituerade benzamiderna kan utvecklas ytterligare och göras mer specifika beroende på vad man vill använda dem till i kliniken.

• author: Lindgren, Hanna
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Professor Wienands, Jürgen, University of Bielefeld, Germany
• organization: Immunology (research group)
• publishing date: 2002
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Immunology in the medical area
• keywords: Immunology, N-substituted benzamides, apoptosis, NF-kB, NFAT, T cells, CD40L, serology, transplantation, Immunologi, serologi
• pages: 152 pages
• defense location: Rune Grubb-salen, BMC, Sölvegatan 19
• defense date: 2002-03-08 09:00:00
• ISBN: 91-628-5118-7
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: Article: I. Lindgren H., Axcrona K. and Leanderson T. 2001. Regulation of Transcriptional Activity of the Murine CD40 Ligand Promoter in Response to Signals Through TCR and the Costimulatory Molecules CD28 and CD2. J Immunol 166: 4578-4585 Article: II. Lindgren H., Pero R.W., Ivars F. and Leanderson T. 2001. N-substituted benzamides inhibit nuclear factor-kB and nuclear factor of activated T cells activity while inducing activator protein 1 activity in T lymphocytes. Mol Immunol 38: 267-277 Article: III. Olsson A.R., Lindgren H., Pero R.W. and Leanderson T. 2002. Mechanism of action for N-substituted benzamide-induced apoptosis. In press, Br J Cancer Article: IV. Lindgren, H., Olsson A., Pero R.W. and Leanderson T. Different usage of IkBa and IkBb in Igk expression versus suppression of apoptosis in pre-B cells, revealed by treatment with N-substituted benzamides. Manuscript
• id: 589b86d4-d7c1-4675-96b6-b6ef5fa07de4 (old id 464337)
• date added to LUP: 2016-04-04 10:44:25
• date last changed: 2018-11-21 21:00:32