Apolipoprotein AI und HDL3 inhibieren die Migration humaner Monozyten durch Induktion der Cholesterinefflux und Regulation von CDC42

In der vorliegenden Arbeit konnte ein Zusammenhang zwischen dem Cholesterin-Efflux und der Regulation der Zellmigration durch CDC42 in der frühen Phase der Arteriosklerose hergestellt werden. Es sollte ein zentrales Element in der Signaltransduktionskaskade im Cholesterin-Stoffwechsel identifiziert werden, welches sowohl durch die Cholesterinhomöostase reguliert als auch in der seltenen Tangier-Erkrankung eine Bedeutung erhält. Als Zielproteine galten die Proteine der Rho-Familie, die über ihr Wirkprinzip und ihre Regulation eine Schaltstelle in der Zelle darstellen. Diese G-Protein-gekoppelten Proteine können sowohl zwischen Zellen über Rezeptoren Signale vermitteln als auch in der Zelle an den verschiedensten Prozessen, z. B. des Proteintransportes oder der Zellbeweglichkeit, beteiligt sein. CDC42 konnte in dieser Zusammenschau als dasjenige Protein identifiziert werden, welches einerseits durch den Cholesterinefflux reguliert, andererseits in Tangier-Zellen eine supprimierte Expression aufweist. Die Regulation der Migration, der Chemotaxis und der Adhärenz durch HDL, die mit der Regulation der CDC42-Proteinexpression durch HDL korreliert, weist auf einen funktionellen Zusammenhang zwischen dem Cholesterinstoffwechsel und der Zellregulation hin. Die durch die HDL-induzierte Signaltransduktion gesteuerten antiinflammatorischen Ereignisse spielen neben dem reversen Cholesterintransport eine wichtige Rolle für die antiatherogene Wirkung des HDL. Die in dieser Arbeit gezeigten Untersuchungen bieten mögliche Erklärungsansätze für die hemmende Funktion von apoA-I und HDL3 auf die Bildung von Membranprotrusionen und die Migration von Monozyten. Der dargestellte Zusammenhang zwischen dem Cholesterinefflux und der Zellregulation könnte zumindest für einen Teil, der in der Einleitung unter Punkt 1.1.4. beschriebenen zellulären HDL-Effekte, von Bedeutung sein. Die hierbei zu Grunde liegenden Mechanismen konnten durch den Einfluss von apoA-I und HDL3 auf die Expression und die Aktivität von CDC42 gezeigt werden. CDC42 ist essentiell an der Bildung von Membranprotrusionen in Form von Filopodien und der damit einhergehenden Restrukturierung des Aktin-Zytoskeletts beteiligt. Sowohl apoA-I als auch HDL3 vermindern die Proteinexpression und Aktivität von CDC42. Diese Ergebnisse deuten auf eine Involvierung von CDC42 in der apoA-I, bzw. HDL3 vermittelten Hemmung der Zellmigration und der Bildung von Membranprotrusionen hin. Zusammenfassend liefern die Daten einen vernünftigen Beweis dafür, dass die Modulation des zellulären Cholesterin-Pools mit dem Spreading-Verhalten, der Chemotaxis und auch der Expression der für Adhäsion relevanten Oberflächen-Moleküle auf Monozyten in funktioneller Beziehung steht. Während dieser Arbeit wurde am hiesigen Institut der genetische Defekt der Tangier-Erkrankung als Mutation im ABCA-1-Protein aufgedeckt und ABCA1 als zentraler Regulator des HDL-Stoffwechsels identifiziert. Im Zusammenhang mit der antiarteriosklerotischen Funktion von ABCA1 in Makrophagen steht der Einfluss von apoA-I und HDL3 auf die Migration von Monozyten. Die gezeigten Ergebnisse sprechen für eine kausale Beteiligung des ABCA1 vermittelten Cholesterinefflux an den durch apoA-I und HDL3 bewirkten Effekten. Erstaunlich war, dass die hemmenden Wirkungen von apoA-I, HDL3 und p-Cyclodextrin auf das Zellspreading, trotz unterschiedlich starker Stimulation des Cholesterinefflux, annähernd gleich waren. Es könnte deshalb sein, dass die Depletion spezifischer zellulärer Cholesterinkompartimente an der Vermittlung der Effekte beteiligt war. ABCA1 defiziente Tangier-Fibroblasten zeigen gegenüber Kontrollfibroblasten eine verminderte CDC42 Expression sowie ein reduziertes Zellspreading. Diese Befunde stehen im Einklang mit publizierten Ergebnissen, wonach ebenfalls eine verminderte CDC42 Expression in Tangier-Zellen gefunden wurde. Zusammen mit dem Nachweis einer physikalischen Interaktion von ABCA1 und CDC42 schlossen die Autoren auf eine Funktion von ABCA1 in der Formation von Membranextensionen. Aufbauend auf den eigenen Ergebnissen, sowie publizierter Daten, kann folgende Hypothese formuliert werden: ABCA1 hat eine grundlegende Funktion in der Translokation von Lipiden zu speziellen Plasmamembrandomänen, welche dem Aufbau von Membranprotrusionen dienen. In Anwesenheit von apoA-I werden diese Lipide im Rahmen des Lipidefflux auf das Apolipoprotein transferiert und stehen so nicht mehr für den Aufbau der Extensionen zur Verfügung. Es resultiert eine verminderte Bildung von Filopodien und Membranprotrusionen in Gegenwart von apoA-I bzw. HDL3. Diese zellulären Ereignisse werden im Rahmen der zellulären Signaltransduktion durch CDC42 reguliert