Brodňanová M, Cibulka M, Kolísek M
Biomedical Centre Martin, Jessenius Faculty of Medicine in Martin, Comenius University Bratislava, Slovakia
Hintergrund: Eine gestörte Magnesium (Mg) Homöostase (GMH) wird als einer der wichtigsten Faktoren für eine Begünstigung von Neurodegeneration angesehen. Eine der bekanntesten neurodegenerativen Krankheiten, die Parkinson Krankheit, wird mit dem PARK16-Lokus assoziiert. Dieser Lokus beinhaltet das SLC41A1-Gen, welches ein wichtiges Na+/Mg2+-Austauschsystem codiert, das ubiquitär in allen manschlichen Zellen exprimiert ist.
Ein weitere kritische Komponente des neurodegenerativen Prozesses, Neuroinflammation, wird von erhöhten Interleukin-6-Levels (IL-6) begleitet. IL-6 übt in Abhängigkeit von anderen Faktoren sowohl pro-inflammatorische als auch anti-inflammatorische Effekte aus. Die Anwesenheit der α-Untereinheit des IL-6-Membran-Rezeptors genügt nicht, um den klassischen Signalweg auszulösen, der als entzündungshemmend gilt. Es wird auch die β-Untereinheit des Rezeptors benötigt, welche hauptsächlich auf den Membranen von Hepatozyten, Megakaryozyten und Leukozyten vorhanden ist. In Abwesenheit der Membranform der β-Untereinheit können Zellen auf die Anwesenheit von IL-6 reagieren, nachdem dieses mit der löslichen Form der β-Untereinheit interagiert hat. Der von diesem Szenario ausgelöste Signalweg wird trans-signalling genannt und gilt als entzündungsfördernd.
Bindet IL-6 an den Rezeptor, wird die Phosphorylierung von STAT3-Molekülen durch JAK-Aktivität ausgelöst. Anschließend dimerisiert STAT3, und das Dimer wird in den Zellkern transportiert, wo es als aktiver Transkriptionsfaktor die Expression von STAT3-responsiven Genen reguliert. Eine Bindungsstelle für STAT-3 wurde außerdem in der Promoterregion des SLC41A1-Gens im PARK16-Lokus vermutet.
Ziel: Deshalb war es das Ziel unserer Studie, den möglichen Zusammenhang zwischen Neuroinflammation, abgebildet durch das Vorhandensein von IL-6 und GMH, aufzuklären. Unsere Hypothese basiert auf der Beteiligung beider Komponenten am Prozess der Neurodegeneration.
Methoden: In unseren Experimenten verwendeten wir vier auf IL-6 ansprechende Zell-Linien, welche Gene exprimierten, die sowohl α- als auch β-Untereinheit des IL-6-Rezeptors (HEK-BlueTM IL-6, HepG2, U-266 and PANC-1) codieren. Die Zellen wurden für unterschiedliche Zeitintervalle mit rekombinanten menschlichem IL-6 in Konzentrationen von 1, 50 und 100 ng/ml behandelt. Die Spezifität der eingeleiteten Antwort wurde über eine Western Blot Analyse mit spezifischen Antikörpern gegen posttranslational modifizierte Formen des STAT3 verifiziert. Potentielle Veränderungen der Expression von neun magnesiotropen Genen (SLC41A1, SLC41A2, SLC41A3, TRPM7, MAGT1, NIPA1, N33, CNNM2, TRPM6) wurden mit Hilfe der RT-qPCR-Analyse auf Transkriptionsebene analysiert.
Ergebnisse: In allen vier Zelllinien wurde eine spezifische Reaktion durch Aktivierung des IL-6/JAK/STAT3-Signalwegs beobachtet. Trotz der Aktivierung des Transkriptionsfaktors STAT3 in diesen Zellen hat IL-6 keinen Einfluss auf die Transkription der neun untersuchten magnesiotropen Gene, weder nach einer 1- noch nach einer 24-stündigen Behandlung mit einer niedrigeren (1 ng/ml) oder höheren (50 ng/ml) Konzentration. Jedoch könnte IL-6 auf einer anderen Ebene oder in Verbindung mit anderen Faktoren immer noch mit der Mg-Homöostase interferieren.
Danksagung: Diese Studie wurde durch das Stipendium VEGA 1/0554/19 unterstützt.
