Akademisk afhandling
Cytokine signalling pathways in beta-cell apoptosis and effects of histone deacetylase inhibition
25. apr. 2008
2 min.
Ph.d.-afhandlingen omfatter tre artikler og udgår fra Department of Translational Diabetology, Steno Diabetes Center.
De molekylære mekanismer bag betacelledestruktionen ved type I-diabetes er ikke klarlagte, men aktiverede immun-celler frigiver proinflammatoriske cytokiner, inkl. interleukin-1β (IL-1β) og interferon-γ (IFNγ) under insulitis. Dette fører til betacelledestruktion in vitro ved nitrogenoxid (NO)-afhængige og NO-uafhængige mekanismer. Cytokininduceret signalering involverer her primært transkriptionsfaktoren nukleær faktor κB (NFκB) og de mitogenaktiverede proteinkinaser (MAPKs). Begge disse signalveje regulerer ekspressionen af genet for inducibel NO-syntase (iNOS), og dermed dannelsen af NO, og er kristiske for cytokinmedieret beta-celledød.
NFκB vides at associere med proteiner, der har histondeacetylase (HDAC)-aktivitet, involveret i deacetylering af histoner og ikkehistonproteiner. Inhibitorer af HDAC er netop godkendt til klinisk brug, resulterer i histonhyperacetylering og ændringer i genekspressionen, der favoriserer antiinflammation.
Vi ønskede at undersøge, om MAPK krydssignalerer til NFκB, og om HDAC-inhibitorer kan beskytte mod cytokininduceret betacelledød evt. via ændringer i NFκB-aktivitet.
Resultaterne fra dette arbejde tyder på, at ERK som den eneste MAPK påvirker NFκB-transaktivering. Der sås ingen effekter opstrøms i NFκB-signaleringskaskaden, men NFκB Ser276, der tidligere er rapporteret at føre til NFκB-acetylering og -aktivering, syntes essentiel for IL-1β-induceret gen-transkription. Anden runde i den IL-1β-inducerede cykliske aktivering af NFκB-signalvejen var således også sensitiv over for HDAC-inhibitorerne, suberoylanilide hydroxamic axid (SAHA) og tricostatin A (TSA).
En streptozotocin-model for diabetes blev anvendt til at undersøge effekten af HDAC-inhibering på diabetesudviklingen. Her fandt vi, at HDAC-inhibitoren ITF2357 kunne normalisere streptozotocin-medieret hyperglykæmi, forbedre
ø-funktionen og glukose-clearance. NO-niveauer returneredes ligeledes til ikkediabetiske værdier. In vitro modvirkede både SAHA, TSA og ITF2357 de toksiske effekter af IL-1β og IFNγ i både og primære betaceller og -cellelinjer. Ydermere nedregulerede ITF2357 ekspressionen af kemotaksiske kemokiner fra betacellen selv og hæmmede sekretion af proinflammatoriske cytokiner fra aktiverede immunceller.
Alt i alt demonstrerer resultaterne fra denne afhandling krydssignalering mellem MAPK og NFκB-signaleringsvejene i beta-cellen og tyder på, at HDAC-inhibitorer ændrer ekspressionsmønstret af cytokininducerede NFκB-afhængige gener, hvilket favoriserer betacelleoverlevelse. Yderligere analyser vil kunne afsløre potentielt ø-beskyttende effekter af HDAC-hæmning i relation til udvikling af T1DM eller ved bevarelse af ø-transplantat i mennesket.