Publikationsserver der Universitätsbibliothek Marburg

Titel:NOD1 and NOD2 in microRNA-regulated vascular inflammation, cholesterol metabolism and atherogenesis
Autor:Vlacil, Ann-Kathrin
Weitere Beteiligte: Grote, Karsten (PD Dr.)
Erscheinungsjahr:2019
URI:http://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2019/0138
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2019-01382
DOI: https://doi.org/10.17192/z2019.0138
DDC: Medizin, Gesundheit
Titel(trans.):Die Rolle der Immunrezeptoren NOD1 und NOD2 innerhalb der microRNA-regulierten vaskulären Inflammation, des Cholesterolmetabolismus und Atherogenese

Dokument

Schlagwörter:
Cholesterolmetabolismus, Cholesterol, cholesterol metabolism, Vaskuläre Inflammation, Atherosklerose, vascular inflammation, pattern recognition receptors, Inflammation

Summary:
Within the scope of this work two separate projects were investigated : the contribution of NOD-dependent microRNA regulation in endothelial cytokine expression and vascular inflammation and the role of NOD1 and NOD2 in atherogenesis and cholesterol metabolism. Both NOD1 and NOD2 receptors belong to the class of pattern recognition receptors responsible for pathogen sensing, which mediate a proinflammatory innate immune response upon their activation. Regarding the first project it was shown that NOD1 and NOD2 activation differentially regulates three different microRNAs in murine lung primary endothelial cells: miR-147-3p, miR-200a-3p and miR-298-5p. On the background of the current literature and in-silico analysis performed during this work, TNF-α and IL-6 were identified as potential target genes of miR-147-3p and miR-298-5p. By performing transfection experiments using mimics for both microRNAs TNF-α as well as IL-6 exhibited a diminished expression, indicating a microRNA-driven target gene regulation. Since miR-147-3p and miR-298-5p are downregulated after NOD-stimulation, these results point to an amplifying mechanism of NOD-dependent cytokine induction, an essential prerequisite of vascular inflammation. Within the second project it was demonstrated that deficiency of NOD1 and NOD2 results in reduced lipid and leukocyte accumulation in atherosclerotic plaques, which correlates with decreased plasma cholesterol. Potential causes of this Nod-deficient phenotype could be an enhanced hepatic cholesterol uptake, mediated by an increased expression of LRP1. Moreover, macrophages isolated from Nod-deficient mice showed reduced foam cell formation due to an increased ABCA1 and ABCG1 expression, thereby promoting reverse cholesterol transport. Finally, Nod-deficient mice showed increased cholesterol and coprostanol content in the cecum, which correlates with an elevated, even though not significant, relative abundance of the gut bacterium Eubacterium coprostanoligenes that metabolizes cholesterol to coprostanol. These results indicate a comprehensive interlinking role of NOD1 and NOD2, including microRNA-regulated vascular inflammation and metabolic processes affecting atherogenesis like cholesterol metabolism. These results identified NOD1 and NOD2 – at different levels – as comprehensive regulators in vascular inflammation and atherogenesis.

Zusammenfassung:
Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei separate Projekte bearbeitet: zum einen die NOD-abhängige miRNA Regulation und deren Einfluss auf die endotheliale Zytokinexpression als wesentlicher Bestandteil der vaskulären Inflammation. Zum anderen wurde die Rolle der Immunrezeptoren NOD1 und NOD2 innerhalb der Atherogenese und des Cholesterolmetabolismus charakterisiert. NOD1 und NOD2 gehören zur Proteinfamilie der Pattern Recognition Rezeptoren, welche für die Pathogenerkennung und nachgeschaltete angeborene Immunantwort relevant sind. Innerhalb des ersten Projektes wurden in murinen primären Lungenendothelzellen nach NOD Aktivierung drei differentiell regulierte miRNAs nachgewiesen: miR-147-3p, miR-200a-3p und miR-298-5p. Basierend auf der aktuellen Literatur und in dieser Arbeit durchgeführten in-silico Analysen konnten die Zytokine TNF-α und IL-6 als potentielle Zielgene der miRNAs miR-147-3p und miR-298-5p identifiziert werden. Dies wurde anhand einer verminderten Expression von TNF-α und IL-6 nach Transfektion mit entsprechenden miRNA mimics validiert. Da eine NOD Stimulation zur reduzierten Expression dieser beiden miRNAs führt, implizieren diese Ergebnisse einen miRNA-abhängigen, verstärkenden Effekt der NOD Stimulation auf endotheliale Zytokinexpression und vaskuläre Inflammation. Im zweiten Projekt konnte gezeigt werden, dass eine systemische Deletion von NOD1 und NOD2 zu verringerter Lipideinlagerung und Ansammlung von Monozyten/Makrophagen im atherosklerotischen Plaque führt. Dies geht mit reduzierten Plasma Cholesterolwerten einher und kann verschiedene Ursachen haben: zum einen zeigen Nod-defiziente Tiere eine erhöhte LRP1 Expression in der Leber, was auf eine verstärkte hepatische Cholesterolaufnahme hinweist. Makrophagen Nod-defizienter Mäuse weisen eine verstärkte Expression der Cholesteroltransporter ABCA1 und ABCG1 und eine reduzierte Schaumzellbildung auf, was einen gesteigerten reversen Cholesteroltransport in Nod-defizienten Mäusen nahelegt. Weiterhin konnte deutlich mehr Cholesterol und ein erhöhtes Vorkommen des Cholesterol metabolisierenden Darmbakteriums Eubacterium coprostanoligenes in Coecen Nod-defizienter Mäuse nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse identifizieren NOD1 und NOD2 als essentielle Regulatoren innerhalb der Inflammation, des Cholesterolmetabolismus und der Atherogenese.


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