The impact of metabolic reprogramming in helicobacter-activated B cell survival, differentiation, and proliferation
Metabolik yeniden programlamanın helikobakter ile aktive edilmiş B hücrelerinin canlılığına, farklılaşmasına ve çoğalmasına etkisi
- Tez No: 883352
- Danışmanlar: PROF. DR. AYÇA SAYI YAZGAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Allerji ve İmmünoloji, Biyoloji, Genetik, Allergy and Immunology, Biology, Genetics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 106
Özet
Helikobakter pilori (H.pilori), 1982 yılında Robbin Warren ve Barry Marshall tarafından keşfedilen sarmal şekilli, gram negatif ve mikroaerofilik bir bakteridir. Mide mukozasında seçici olarak kolonize olan bakteri, duodenal ülserlerin yaklaşık %90'ına ve mide ülserlerinin %80'ine neden olmaktadır. Dünya popülasyonunun yaklaşık yarısını etkileyen H. pilori, insanlarda en yaygın bakteriyel enfeksiyondur. Enfeksiyonların çoğu semptomlara veya gastrointestinal hastalığa neden olmasa da bakteriyel olarak indüklenen inflamasyon, peptik ülser hastalığına (PUD), mide mukozası ile ilişkili lenfoid doku (MALT) lenfomasına ve mide kanserine yol açabilmektedir. Helikobakter felis (H.felis) ise ilk olarak bir kedinin mide mukozasından izole edilen spiral şekilli, gram negatif ve mikroaerofilik bir bakteridir. H. felis çoğunlukla fare modellerinde Helikobakter kaynaklı mide patolojisinin altında yatan mekanizmaları araştırmak için kullanılmaktadır. Kemik iliğindeki hematopoetik kök hücrelerden köken alan B lenfositler, humoral immün yanıttan sorumlu olup antijen özgüllüğünü kazanabilmek için kemik iliğinde birkaç gelişim aşamasından geçerler. T hücrelerine ile kıyasla, B lenfositlerinin antijenleri tanıyabilmesi için antijen sunan hücrelere ihtiyacı yoktur, hücre yüzeyinde eksprese ettikleri özgün antikorlar sayesinde antijenleri doğrudan tanıyabilirler. Naif B hücrelerinin aktivasyonu, Ig reseptörünün yanı sıra ek sinyaller aracılığıyla tanınmayı gerektirir. Bu ek sinyaller, timusa bağlı aktivasyon olarak adlandırılan bir CD4+ T hücrelerinden veya timustan bağımsız aktivasyon olarak adlandırılan mikrobiyal bileşenlerden gelebilmektedir. Dalak ve lenf düğümleri gibi sekonder lenfoid dokular, T hücreleri ile B hücreleri ve makrofajlar ve dendritik hücreler gibi antijen sunan hücreler arasındaki etkileşimler için uygun bir ortam sağlarlar. Toll Benzeri Reseptörler (TLR), patojenlere ve mikroplara karşı ilk savunma hattını sağlayan reseptörlerin önemli bir üyesi olup doğal ve sonradan kazanılmış bağışıklığı birbirine bağlamada da oldukça kritik role sahiptirler. TLR stimülasyonu, inflamatuar sitokinlerin ve immün modülatörlerin salgılanmasına yol açan sinyal kaskadlarının aktivasyonuna neden olur. B hücreleri TLR ligasyonu yoluyla yüksek oranda aktive edilebilmektedir, bu da B hücresinin hayatta kalmasında, yüzey belirteci ekspresyonunda, sitokin ve antikor üretiminde ve antijen sunumunda artışa neden olmaktadır. Proinflamatuar yanıtlar, enfeksiyonların etkili bir şekilde temizlenmesi ve malign hücrelerin öldürülmesi için, antienflamatuar yanıtlar ise kronik enflamasyonu önlemek için gereklidir. Proinflamatuar ve antiinflamatuar yanıt arasında bir denge sağlamak, sağlıklı bir bağışıklık sistemi için çok önemlidir. B hücrelerinin, antikor üretimi yoluyla bağışıklık yanıtına katkıda bulunmalarının yanı sıra, bağışıklığın düzenlenmesinde de merkezi bir role sahip olduğu son yıllarda dikkat çeken bir konu haline gelmeye başlamıştır. Kanser, otoimmün hastalık, alerji, transplantasyon ve enfeksiyon gibi durumlarda, IL-10, IL-35 ve TGF-β salgılanması veya hücre zarına bağlı moleküller (PD-L1 (programlanmış ölüm- ligand 1), CD39, CD73) etkileşimi yoluyla B hücrelerinin kritik düzenleyici roller üstlendiği düşünülmektedir. Farelerde ve insanlarda fenotipik özellikler ve baskılayıcı moleküller bakımından farklılık gösteren, düzenleyici işleve sahip birkaç farklı B hücresi tipi tanımlanmıştır. Doğuştan gelen bağışıklık benzeri B hücreleri olarak da adlandırılan B1-a hücreleri, hücre yüzeylerinde CD5 eksprese ederler ve farelerde IL-10'in ana kaynağı olarak bilinirler. Ayrıca, fare dalağında 'öldürücü B hücresi' adı verilen başka bir B1-a hücresi alt kümesi keşfedilmiştir. CD5+CD1dhi olarak karakterize edilen B10 hücreleri, LPS, PMA ve ionomisin ile uyarıldıklarında yüksek miktarlarda IL-10 salgılayabilirler. Otoimmün ensefalomiyelit (EAE), bağırsak iltihabı ve alerjik iltihaplanma gibi çeşitli hastalık modellerinde, B10 hücrelerinin immünsupresif fonksiyonları çok iyi karakterize edilmiştir. Yüzeylerinde CD9 eksprese eden ve Th2- ve Th17-aracılı enflamasyonu baskılamak, Treg/efektör T-hücre oranını arttırmak ve efektör T hücrelerinin apoptozunu indüklemek gibi düzenleyici işlevlere sahip olan başka bir IL-10 üreten B hücre tipi de keşfedilmiştir. B hücrelerinin, insan mide-bağırsak patojeni H. pilori' nin yakın akrabası olan H.felis gibi bakteriyel patojenlere ve TL2 ligandına karşı adaptif immün yanıtları negatif olarak düzenlediği danışmanımın önceki çalışmalarında gösterilmiştir. Helikobakter ile aktive edildiğinde B hücrelerinin, IL-10 üreten CD4+ CD25+ T düzenleyici-1 (Tr-1) benzeri hücreleri indüklediği; TCR sinyali ve CD40/CD40L ve CD80/CD28 aracılığıyla doğrudan bir T-/B-etkileşiminin, Tr-1 dönüşümü için gerekli olduğu aynı çalışmada gösterilmiştir. Çeşitli fare B hücre popülasyonlarının, antijen kaynaklı artrit, spontan lupus, tip 1 diyabet, kolit ve EA gibi otoimmünite modellerinde IL-10' e bağımlı bir şekilde CD4+T hücrelerinin proliferasyonunu ve proinflamatuar sitokinlerin üretimini baskıladığı gösterilmiştir. . Metabolizma, hücreler, dokular ve organizmalar için bir enerji kaynağı olup gelişme, çoğalma, farklılaşma ve efektör fonksiyonlar gibi her türlü biyolojik programın yakıtıdır. Yaşam döngüleri boyunca, bağışıklık hücreleri dinamik ve adaptif metabolik değişiklikler yaşarlar. Metabolizmanın immün hücre aktivasyonu, farklılaşması ve düzenlenmesi üzerindeki etkisini araştırmak, bulaşıcı veya otoimmün hastalık ilerlemesini ve kanseri anlamak için son yıllarda gelişen yeni bir alan haline gelmiştir. Naif B hücreleri, enerji homeostazını korumak için düşük seviyelerde katabolik metabolizmaya ihtiyaç duyarlar. Naif B hücrelerinin bu durumu aynı zamanda metabolik olarak sessiz olarak da adlandırılır. Aktive olmalarının ardından B hücreleri, proliferasyonun enerjik ve biyosentetik gereksinimlerini karşılayabilmek için metabolik programlarını yeniden şekillendirirler. Naif B hücrelerine kıyasla aktive olan B hücrelerinde glikoz alımının, oksijen tüketiminin ve laktat salgılanmasının arttığı gösterilmiştir. Hem glikolizin hem de OXPHOS'un B hücre aktivasyonunda rol oynadığı düşünülmektedir. Çalışmalar, glikolitik inhibitör 2-DG ile glikoliz inhibisyonunun ve ATP sentaz inhibitörü oligomisin ile OXPHOS inhibisyonunun, B hücresi proliferasyonu, hayatta kalması ve işlevi üzerinde baskılayıcı bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Bu çalışmanın temel amacı, metabolizmanın Helikobakter ile aktive olan B hücresinin hayatta kalması, farklılaşması ve çoğalması üzerindeki etkisini aydınlatmaktır. Bu amaçla, B hücreleri, C57BL/6 farelerinin veya IL-10 GFP raportör (VertX IL10egfp) farelerinin dalaklarından manyetik olarak izole edildi. 6 saat, 24 saat ve 72 saat boyunca H. felis antijeni, PAM3CSK4 ve LPS uyarısı altında ve artan oligomisin (0.1 -0,5-1 nM) ve 2-DG (0,1-0,5-1 mM) dozlarının varlığında veya yokluğunda inkübe edildi. Daha sonra canlılık, IL-10 salgılama , proliferasyon analizi ve CD86 ve PD-L1 yüzey belirteçlerinin ifadelerinin analizi için ilgili zamanlarda (6,24 ve 72 saaat) hücreler toplandı. B hücrelerinin canlılığını analiz etmek için 7-AAD canlılık boyası kullanıldı. IL-10 üretim seviyeleri, IL-10 ELISA ve akan hücre ölçer ile belirlendi. Hücrelerin çoğalma kapasitesi ise Karboksiflüoresein Süksinimidil Ester (CFSE) işaretlemesi ile araştırıldı. Sonuçlarımız, 1 nm oligomisin'in 24 saatte IL-10 sekresyonunu ve canlılığını azalttığını gösterdi. Ancak oligomisin dozlarının hiçbiri, 72 saatte B hücrelerinin proliferasyonunu veya IL-10 sekresyonunu önemli ölçüde etkilemedi. 2-DG ise IL-10 sekresyonunu doza bağlı olarak hem 24 saatte hem de 72 saatte önemli bir hücre ölümüne neden olmadan azaltmıştır. Ek olarak, 72 saatte doza bağımlı bir şekilde Helikobakter ile aktive edilmiş B hücrelerinin proliferasyonunu da baskılamıştır. Ayrıca, 0.5 mM 2-DG, 24 saatte Helikobakter ile aktive edilmiş B hücrelerinin PD-L1 ve CD86 ifadelerini önemli ölçüde azaltmıştır. Sonuçlarımıza göre, glikoliz inhibisyonu, OXPHOS inhibisyonuna kıyasla B hücrelerinin proliferasyonunu, canlılığını, IL-10 üretimini ve CD86 ve PD-L1 yüzey belirteçlerinin ifadelerini daha fazla etkilemiştir. Bu çalışma, glikolitik yolağın Helikobakter ile aktive olan B hücrelerinin hem çoğalmasında hem de farklılaşmalarında rol aldığını göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Helicobacter pylori (H.pylori) is a helical-shaped, gram-negative, and microaerophilic bacterium that was identified by Robbin Warren and Barry Marshall in 1982. The bacterium, selectively colonized in the gastric mucosa, causes approximately 90% of duodenal ulcers and 80% of gastric ulcers. Affecting approximately half of the world's population, H. pylori is the most widespread bacterial infection in humans. Although the majority of infections do not result in symptoms or gastrointestinal disease, bacterially induced inflammation can lead to peptic ulcer disease (PUD), gastric mucosa-associated lymphoid tissue (MALT) lymphoma, and gastric cancer. Helicobacter felis (H.felis) is a spiral-shaped, gram-negative, and microaerophilic bacterium isolated from a cat's gastric mucosa. H.felis has been used for investigating the underlying mechanisms of Helicobacter-induced gastric pathology in mouse models. B lymphocytes which originated from hematopoietic stem cells in the bone marrow are responsible for the humoral immune responses. To be able to gain their antigen specificity, B cells go through several developmental stages in the bone marrow. Compared to T lymphocytes, B lymphocytes do not need antigen presenting cells (APCs) to be able to recognize antigens. With the help of their unique antibodies which they expressed on the cell surface, B cells can directly recognize antigens. Activation of naive B cells requires recognition via the Ig receptor and also additional signals. These additional signals can come from a CD4+ T cell, which is called thymus-dependent activation, or from microbial components which is called thymus-independent activation. Secondary lymphoid tissues, such as the spleen and lymph nodes provide a suitable environment for interactions between T cells and B cells and APCs, such as macrophages and DCs. Toll-Like Receptors (TLRs) are important members of receptors that provide the first line of defense against pathogens and microbes. They have an important role in connecting innate and adaptive immunity and they are able to recognize both pattern recognition receptors (PAMPs) and damage-associated molecular patterns (DAMPs). TLR stimulation causes the activation of signaling cascades which leads to the secretion of inflammatory cytokines and immune modulators. B cells are highly activated via TLR ligation, resulting in an increase in B cell survival, surface molecule expression, cytokine and antibody production, and antigen presentation. Proinflammatory responses are important for the efficient clearance of infections and the killing of malignant cells. On the other hand, anti-inflammatory responses are necessary for preventing chronic inflammation. Providing a fine balance between proinflammatory and anti-inflammatory responses is critical for a healthy immune system. Besides contributing to immune response via antibody production, B cells were also found to have a central role in the regulation of immunity. In cancer, autoimmune diseases, allergy, transplantation, and infection, several types of murine and human regulatory B cells have been reported that suppress inflammation via IL 10, IL-35, and TGF-β secretion or cell membrane-bound molecules ( programmed death-ligand 1, CD39, CD73) interaction. In mice and humans, several types of B cells with regulatory functions have been identified which differ in phenotypic characteristics and the suppressive molecules. B1-a cells which are also called innate immune-like B cells have CD5 on their cell surface as a marker and are a major source of IL-10, in mice. Also, another subset of B1-a cells has been discovered in the mouse spleen called the 'killer B cell.' These killer B cells express Fas ligand (FasL), induced CD4+ T-cell death, and suppressed arthritis. B10 cells which are CD5+CD1dhi can secrete high amounts of IL-10 when stimulated with LPS, PMA, and ionomycin. In various disease models such as autoimmune encephalomyelitis (EAE), intestinal inflammation, and allergic inflammation, the immunosuppressive functions of B10 cells are very well characterized. Another IL-10-producing B cell type was found that expresses CD9 and has regulatory functions such as suppressing Th2- and Th17-mediated inflammation, increasing the Treg/effector T-cell ratio, and inducing apoptosis of effector T cells. B cells have been shown to negatively regulate adaptive immune responses to bacterial pathogens such as H.felis, which is a close relative of the human gastrointestinal pathogen H. pylori and TL2 ligand. When activated with Helicobacter, B cells induce IL-10–producing CD4+ CD25+ T regulatory-1 (Tr-1)–like cells. TCR signaling and a direct T-/B-interaction through CD40/CD40L and CD80/CD28 are necessary for his Tr-1 conversion. Various populations of murine B cells have been shown to suppress the proliferation of CD4+ T cells and the production of proinflammatory cytokines in an IL-10-dependent manner in autoimmunity models such as antigen-induced arthritis, spontaneous lupus, type 1 diabetes, colitis, and EA. Metabolism is an energy source for cells, tissues, and organisms and fuels all kinds of biological programs like development, proliferation, differentiation, and the effector functions. Recent studies showed the importance of cellular metabolism in terms of supporting immune cell maintenance and development. Through their life cycle, immune cells experience dynamic and adaptive metabolic changes. İnvestigating the impact of metabolism on immune cell activation, differentiation, and regulation is becoming a new area for understanding infectious or autoimmune disease progression and cancer. Naive B cells require low levels of catabolic metabolism for maintaining energy homeostasis. This state of naive B cells is also called metabolically quiescent. Upon activation, B cells remodel their metabolic program to be able to meet the energetic and biosynthetic requirements of proliferation. Compared to naive B cells, glucose uptake, oxygen consumption, and lactate secretion were found to be increased in activated B cells. Both glycolysis and OXPHOS are thought to play a role in the activation of B cells. Studies have shown that glycolysis inhibition with glycolytic inhibitor 2-DG and OXPHOS inhibition with ATP synthase inhibitor oligomycin have a suppressive effect on B cell proliferation, survival, and function. The main aim of this study is to elucidate the impact of metabolism on Helicobacter-activated B-cell survival, differentiation, and proliferation. For this purpose, B cells were magnetically isolated from spleens of C57BL/6 mice or IL-10 GFP reporter (VertX IL10 egfp) mice and treated with H. felis antigen, PAM3CSK4, and LPS in the presence or absence of increasing doses of oligomycin (ATP synthase inhibitor ) (0.1-0.5-1 nM) and 2-DG (glycolytic inhibitor) (0.1-0.5-1 mM) for 6 h, 24 h, and 72 h. Afterward, cells were collected at respective time points for viability, IL-10 secretion, CD86, and PD-L1 surface markers expression and proliferation analysis. For analyzing the survival of B cells, 7-AAD viability dye was used. IL-10 production levels were determined by IL-10 ELISA and flow cytometry. The expression levels of surface markers CD86 and PD-L1 were also analyzed by flow cytometry. Moreover, the proliferation capacity of the cells was investigated via Carboxyfluorescein succinimidyl ester (CFSE) labeling. Our results showed that 1nM oligomycin decreased IL-10 secretion and viability at 24 h. Nevertheless, none of the doses of oligomycin significantly affected either proliferation or IL-10 secretion of B cells at 72 h. On the other hand, 2-DG decreased IL-10 secretion in a dose-dependent manner both at 24 h and 72 h without causing significant cell death. Additionally, it suppressed the proliferation of Helicobacter-activated B cells in a dose-dependent manner at 72 h. Moreover, 0.5 mM 2-DG significantly decreased PD-L1 and CD86 expressions of Helicobacter-activated B cells at 24 h. According to our results, glycolysis has a pivotal role in B cell proliferation, survival, IL-10 production, and CD86 and PD-L1 surface markers expression compared to OXPHOS inhibition. This study showed that the glycolytic pathway takes a role in both the expansion and differentiation of Helicobacter-activated B cells.
Benzer Tezler
- Meme kanserinde lipit metabolizmasının kanser kök hücre düzeyinde araştırılması ve Dokosaheksaenoik asit (DHA)'in potansiyel etkilerinin incelenmesi
Investigation of lipid metabolism in breast cancer on the basis of cancer stem cells and potential effects of Docosahexaenoic acid (DHA)
ELİF YAŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Beslenme ve DiyetetikErciyes ÜniversitesiKök Hücre Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEÇİL YILMAZ
- Effect of AKR1B10 expression on metabolic plasticity in liver cancer cells
AKR1B10 ifadelenmesinin karaciğer kanseri üzerindeki metabolik plastisitesi
NİSAN KORKMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
BiyolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SREEPARNA BANERJEE
- Kanda dolaşan serbest nötrofil miktarlarının kan ldl seviyesi üzerine etkisi
The effect of the number of circulating neutrophils on blood ldl level
MUSTAFA SEVİM
- Astım tanısı ile takipte olan hastalarda metabolik sendromun eşlik etme durumunun astım kontrolüne etkisi
The impact of coexistence of metabolic syndrome on asthma control in patients under follow-up care with an asthma diagnosis
ÜMMÜHAN TUĞBA TÜMÜKLÜ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2012
Göğüs HastalıklarıSağlık Bilimleri ÜniversitesiGöğüs Hastalıkları ve Tüberküloz Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NERMİN ÇAPAN
- 8 haftalık yüzme eğitim programının genç sedanter erkeklerde solunum, dolaşım, kapiller oksijen saturasyonu ve bazı metabolik parametreler üzerine etkisi
The impact of lasting 8 weeks swimming education programme in young sedentary males, on capillary oxygen saturation, respiration, circulation and some metabolic parameters
İSMAİL GÖKHAN
Doktora
Türkçe
2010
SporFırat ÜniversitesiBeden Eğitimi ve Spor Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SEBAHATTİN DEVECİOĞLU