Nachweis spezifischer Bindungsstellen für das Hypophysenhormon ßH-Lipotropin auf dem Adhäsionsmolekül Vitronektin und auf Monozyten der humanen Zelllinie THP-1

Abstract

Das Proopiomelanocortinfragment ßH-Lipotropin(1-89) (ßH-LPH(1-89)) wird unter Stress aus der Hypophyse ins Blut freigesetzt. Die Wirkungen des im Blut zirkulierenden ßH-LPH sind nicht bekannt. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass ßH-LPH wie sein Spaltprodukt ßH-Endorphin(1-31) immunologische Bedeutung besitzt. Um Informationen zur Wirkung von ßH-LPH im Immunsystem zu gewinnen, wurde die Interaktion von ßH-LPH(1-89) mit Monozyten untersucht. Als Modell für menschliche Monozyten kam die humane Monozyten-Zelllinie THP-1 zum Einsatz. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit gelang erstmals der Nachweis spezifischer Bindungsstellen für ßH-Lipotropin auf Monozyten. Die Interaktion von ßH-LPH mit den THP-1-Zellen in Suspension erfüllte wesentliche Kriterien einer spezifischen Ligand-Binder-Interaktion wie Sättigbarkeit, Zeitabhängigkeit, Reversibilität und Strukturspezifität. Durch Einsatz spezifischer Antikörper konnten als bindende Strukturen auf der Zelloberfläche der Monozyten das multifunktioelle Glykoprotein Vitronektin sowie der Chemokin-Rezeptor CCR5 nachgewiesen werden. In beiden Fällen wurde der C-Terminus des ßH-LPH-Moleküls als bindungsrelevante Sequenz identifiziert. Weitere Experimente zeigten, dass die Bindung des ßH-LPH an Vitronektin vom Fixierungsgrad des Vitronektins abhängig ist: Bindungscharakteristika und Einfluss von Antikörpern gegen Vitronektin auf die ßH-LPH-Bindung waren unterschiedlich in Abhängigkeit davon, ob das Vitronektinmolekül an eine Oberfläche fixiert oder in Lösung freibeweglich oder ob es auf der Zellmembran in semifixiertem Zustand vorlag. Physiologisch bedeutsame Interaktionen von ßH-Lipotropin sowohl mit Monozyten als auch mit Vitronektin sind z.B. im Falle von Gewebszerstörungen oder Entzündungsprozessen vorstellbar, in denen phagozytotische Aktivität erforderlich ist. ßH-LPH könnte die Migration phagozytotisch aktiver Zellen zum Ort der Gewebszerstörung oder Entzündung fördern: Das in entzündlichem Gewebe angereicherte Vitronektin könnte zirkulierendes ßH-LPH binden; ßH-LPH seinerseits könnte Monozyten am Ort der Entzündung binden und somit dort phagozytotische Aktivität konzentrieren. Die in dieser Arbeit erhobenen Befunde zeigen somit, dass Monozyten als Zielstruktur für ßH-Lipotropin in Frage kommen, das unter Stress aus der Hypophyse in das kardiovaskuläre Kompartiment freigesetzt wird. Der Nachweis der Bindung von ßH-LPH an Monozyten stellt einen ersten Vorstoß auf das bislang vernachlässigte Forschungsgebiet der Wirkungen oder Funktionen von ßH-LPH dar, dem ähnlich wichtige Funktionen zuzuschreiben sind wie den übrigen POMC-Fragmenten. ßH-lipotropin (1-89) (ßH-LPH(1-89)), a fragment of POMC, is released from the pituitary into the cardiovascular compartment under stress. Although there is no valid information about effects of circulating ßH-LPH as yet, there is indication that ßH-LPH has immunological significance like ist major fragment ßH-endorphin(1-31). In order to get information about effects of ßH-LPH on the immune system, the interaction between ßH-LPH(1-89) and monocytes was studied and a human monocytic cell-line, THP-1, was used as model system. In fact, in this study specific binding sites for ßH-LPH were shown to exist on monocytes for the first time. The interaction between ßH-LPH and THP-1 cells proved to meet criteria of a specific ligand-binder interaction such as saturability, reversibility, structural specificity and dependence on time. By use of monoclonal antibodies the multifunctional glycoprotein vitronectin and the chemokine receptor CCR5 were identified as ßH-LPH binding sites on the monocytes. The c-terminal fragment of ßH-LPH was demonstrated to be essential for ßH-LPH binding to CCR5 and vitronectin. Further experiments showed that binding of ßH-LPH to vitronectin is dependent on the degree of mobility of the vitronectin molecule: Binding characteristics and effects of antibodies against vitronectin on ßH-LPH binding proved to be dependent on wether vitronectin was immobilized by surface-association, wether it was kept in a quasi-immobilized position while anchored in the cell membrane or wether it was allowed to freely move in solution. Interactions of ßH-LPH with monocytes or vitronectin might be of physiological significance in case of tissue injury or inflammation requiring phagocytic activity. ßH-LPH could support monocyte migration to the sites of injury or inflammation: Vitronectin accumulating at sites of inflammation might bind circulating ßH-LPH and ßH-LPH again might attract monocytes prior to their differentiation to macrophages displaying phagozytic activity. Findings of this study thus show that monocytes may be considered as target structures for ßH-LPH released from the pituitary into the cardiovascular system under stress. Demonstration of ßH-LPH binding to monocytes represents a first approach to compensate for a gap of information on effects or functions of ßH-LPH.