The Macrophage-Specific Role of Protein Tyrosine Phosphatase Non- receptor 23 in Intestinal Inflammation
(2023) MOBN03 20222Degree Projects in Molecular Biology
- Abstract
- The gastrointestinal tract encounters foreign antigens, commensal bacteria and nutrients on a daily basis. Under steady state conditions, a regulatory immune system maintains gut homeostasis. However, disruption of the balance between regulatory components and defeating invading pathogens leads to overshooting inflammatory reactions that can culminate in chronic and relapsing intestinal inflammation, a disease termed inflammatory bowel disease (IBD). The etiology behind IBD is still uncertain, but both environmental factors and genetic involvement appear to have an impact in the development of IBD. Pro-inflammatory cytokines such as IL-6, IFNγ and TNFα, are associated with IBD pathogenesis. Previous studies showed that Protein Tyrosine... (More)
- The gastrointestinal tract encounters foreign antigens, commensal bacteria and nutrients on a daily basis. Under steady state conditions, a regulatory immune system maintains gut homeostasis. However, disruption of the balance between regulatory components and defeating invading pathogens leads to overshooting inflammatory reactions that can culminate in chronic and relapsing intestinal inflammation, a disease termed inflammatory bowel disease (IBD). The etiology behind IBD is still uncertain, but both environmental factors and genetic involvement appear to have an impact in the development of IBD. Pro-inflammatory cytokines such as IL-6, IFNγ and TNFα, are associated with IBD pathogenesis. Previous studies showed that Protein Tyrosine Phosphatase Non-Receptor 2 (PTPN2) is a risk gene associated with IBD and PTPN2-knockdown cells revealed a significant increase of PTPN23. PTPN23 is a protein associated with endosomal cell-sorting complex and play a vital role in the internalization of epidermal growth factor receptor (EGFR). Building on previous data, the aim of this project was to examine the macrophage-specific role of PTPN23 in intestinal inflammation. Upon treatment with dextran sodium sulfate (DSS), PTPN23-LysMCre (KO) mice showed less severe colitis when compared to their WT littermates. In addition, KO mice showed reduced TNFα mRNA expression in the colon. To understand the biochemical pathways affected by PTPN23, we performed in vitro experiments with bone marrow derived macrophages and peritoneal macrophages harvested from PTPN23-LysMCre mice. To assess the response to bacterial products and inflammatory cytokines, the cells were treated with LPS and IFNγ+TNFα. Only an incomplete knockout of PTPN23 was observed. Furthermore, no differences were observed upon stimulation when evaluating mRNA expression of inflammatory cytokines and the activation status of cellular signaling proteins. Upon epidermal growth factor (EGF) -treatment, an increase in mRNA expression of Il6 and a decrease of Mmp9 were observed in KO cells, indicating the involvement of PTPN23 in EGFR signaling. However, further studies need to be done to resolve the biochemical mechanism of PTPN23 and its role in intestinal inflammation. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Behandling av kroniska tarmsjukdomar
Är PTPN23 lösningen vi har väntat på?
Alla har vi sannolikt någon gång lidit av magproblem i form av smärta eller diarré. Att drabbas av kroniska tarmsjukdomar där besvären utgör en vardag är ett globalt problem, och trots att sjukdomarna är vanliga finns idag inget botemedel. I den här studien har vi undersökt om en eliminering av molekylen PTPN23 från makrofager kan leda till en minskning av tarminflammation.
Mag- och tarmarkanalerna möter ständigt främmande former av molekyler och organismer genom den mat vi äter. I vår tarm finns en särskild balans. Bakterier hjälper oss bryta ner näringsämnen och i utbyte avstår vårt immunförsvar från att angripa bakterierna. Ibland hamnar detta samarbete ur... (More) - Behandling av kroniska tarmsjukdomar
Är PTPN23 lösningen vi har väntat på?
Alla har vi sannolikt någon gång lidit av magproblem i form av smärta eller diarré. Att drabbas av kroniska tarmsjukdomar där besvären utgör en vardag är ett globalt problem, och trots att sjukdomarna är vanliga finns idag inget botemedel. I den här studien har vi undersökt om en eliminering av molekylen PTPN23 från makrofager kan leda till en minskning av tarminflammation.
Mag- och tarmarkanalerna möter ständigt främmande former av molekyler och organismer genom den mat vi äter. I vår tarm finns en särskild balans. Bakterier hjälper oss bryta ner näringsämnen och i utbyte avstår vårt immunförsvar från att angripa bakterierna. Ibland hamnar detta samarbete ur balans, vilket kan orsaka olika typer av kroniska tarmsjukdomar såsom ulcerös kolit och Crohn’s sjukdom. Obalansen gör att immunförsvaret stimuleras av bakterierna, vilket orsakar en autoimmun respons som kan skada tarmen och ge upphov till besvärliga symptom såsom magont och diarré. Orsaken till obalansen i tarmen vet ännu ingen helt säkert, men studier har visat att både genetiska och miljömässiga faktorer har en inverkan på sjukdomsutvecklingen.
Resultet från en studie där celler som stimulerats med inflammatoriska substanser visade att en molekyl vid namn proteintyrosinfosfatas non-receptor typ 23 (PTPN23) fick en ökad aktivitet när molekylen PTPN2, vars gen är kopplad till tarmsjukdomar, togs bort i cellerna. Denna upptäckt gav upphov till frågan och syftet med detta projekt; hur är PTPN23 involverad i inflammatoriska tarmsjukdomar?
Det visar sig att en stor mängd PTPN23 finns uttryckt tarmen, specifikt i makrofager som är en betydelsefull cellsoldat i immunförsvaret. I detta syfte användes en musmodell där PTPN23 är raderad i bland annat makrofager. Mössen behandlades med en molekyl som tillsattes i dricksvattnet under sju dagar, i ett försök att inducera tarm¬inflammation. Resultatet visade att mössen som hade PTPN23 i sina makrofager led av en mer allvarlig tarm¬in¬flamm¬ation, med en mer blodig tarm och svåra diarréer i jämförelse med mössen där PTPN23 inte fanns närvarande makrofagerna (Figur 1).
För att vidare kunna förstå hur PTPN23 påverkar andra molekyler och processer i kroppen, fokuserades nästa experiment på makrofager. Benmärg av mössen från samma musmodell isolerades och differentierades till makrofager som sedan stimulerades med olika substanser för att generera en immunrespons. När uttrycket av PTPN23 undersöktes, noterades att molekylen inte var helt raderad. Fortsättningsvis observerades ingen skillnad när mRNA nivåerna undersöktes på olika substanser som vanligen agerar pro- eller anti-inflammatoriskt i kroppen. Inte heller påvisades någon skillnad i aktiveringsstatus hos olika proteiner som deltar i olika immunologiska processer. Hur PTPN23 är involverad i tarminflammationer är därför ännu oklart. Trots att molekylens roll inte har kunnat kartläggas i den här studien, kan framtida experiment eventuellt kunna beskriva dess funktion i tarmen och möjligen kunna bli mål för ett potentiellt läkemedel för att hämma, eller till och med bota, akut/kronisk tarminflammation.
Masterexamensprojekt i Molekylärbiologi 60 hp 2022/2023
Biologiska institutionen, Lunds Universitet, Lund, Sverige
Handledare: Marianne Spalinger & Michael Scharl, Avdelningen för Gastroenterologi och Hepatologi, Universitetsjukhuset Zurich, Zurich, Schweiz (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9122399
- author
- Matus, Vanessa
- supervisor
- organization
- course
- MOBN03 20222
- year
- 2023
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- language
- English
- id
- 9122399
- date added to LUP
- 2023-06-09 11:03:45
- date last changed
- 2023-06-09 11:03:45
@misc{9122399,
abstract = {{The gastrointestinal tract encounters foreign antigens, commensal bacteria and nutrients on a daily basis. Under steady state conditions, a regulatory immune system maintains gut homeostasis. However, disruption of the balance between regulatory components and defeating invading pathogens leads to overshooting inflammatory reactions that can culminate in chronic and relapsing intestinal inflammation, a disease termed inflammatory bowel disease (IBD). The etiology behind IBD is still uncertain, but both environmental factors and genetic involvement appear to have an impact in the development of IBD. Pro-inflammatory cytokines such as IL-6, IFNγ and TNFα, are associated with IBD pathogenesis. Previous studies showed that Protein Tyrosine Phosphatase Non-Receptor 2 (PTPN2) is a risk gene associated with IBD and PTPN2-knockdown cells revealed a significant increase of PTPN23. PTPN23 is a protein associated with endosomal cell-sorting complex and play a vital role in the internalization of epidermal growth factor receptor (EGFR). Building on previous data, the aim of this project was to examine the macrophage-specific role of PTPN23 in intestinal inflammation. Upon treatment with dextran sodium sulfate (DSS), PTPN23-LysMCre (KO) mice showed less severe colitis when compared to their WT littermates. In addition, KO mice showed reduced TNFα mRNA expression in the colon. To understand the biochemical pathways affected by PTPN23, we performed in vitro experiments with bone marrow derived macrophages and peritoneal macrophages harvested from PTPN23-LysMCre mice. To assess the response to bacterial products and inflammatory cytokines, the cells were treated with LPS and IFNγ+TNFα. Only an incomplete knockout of PTPN23 was observed. Furthermore, no differences were observed upon stimulation when evaluating mRNA expression of inflammatory cytokines and the activation status of cellular signaling proteins. Upon epidermal growth factor (EGF) -treatment, an increase in mRNA expression of Il6 and a decrease of Mmp9 were observed in KO cells, indicating the involvement of PTPN23 in EGFR signaling. However, further studies need to be done to resolve the biochemical mechanism of PTPN23 and its role in intestinal inflammation.}},
author = {{Matus, Vanessa}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{The Macrophage-Specific Role of Protein Tyrosine Phosphatase Non- receptor 23 in Intestinal Inflammation}},
year = {{2023}},
}