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Vitamin D inhibits NF-κB activation in B cells and controls the humoral immune response
Vitamin D inhibits NF-κB activation in B cells and controls the humoral immune response
Geldmeyer-Hilt, Kerstin
Inst. Biotechnologie
Während der letzten Jahre wurde Vitamin D als wichtiger Immunmodulator etabliert. Vitamin D-Insuffizienz tritt in westlichen Ländern vor allem während des Winters auf und wurde mit vielen Krankheiten des Immunsystems wie Typ-I Diabetes, Rheumatoider Arthritis, Systemischem Lupus Erythematosus und allergischem Asthma in Verbindung gebracht. In anti-CD40- und IL-4-stimulierten B-Zellen hemmt 1α,25-Dihydroxyvitamin D3 (Calcitriol), der bioaktive Metabolit des Vitamin D, die Expression des ε-Keimbahn-Transkripts und die IgE-Produktion. Dies ist mit einer reduzierten Menge an NF-κB p50 im Zellkern verbunden. Da die Signaltransduktion über CD40 in der Aktivierung von NF-κB p50 und, in Kombination mit IL-4, im Klassenwechsel zu IgE mündet, wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht, über welchen Mechanismus Calcitriol die NF-κB-vermittelte Aktivierung humaner naiver B-Zellen moduliert. Die Vitamin-D-Rezeptor (VDR)-Aktivierung war in naiven B-Zellen stärker ausgeprägt als in Gedächtnis-B-Zellen, wie durch die stärkere Induktion des VDR-Zielgens cyp24a1 gezeigt wurde. Die Ligation des VDR mit Calcitriol führte zu einer starken Reduktion der p105/p50-Expression sowohl auf mRNA- als auch auf Proteinebene. Dieser Effekt wurde durch eine verminderte p65-Kerntranslokation und die daraus hervorgehende reduzierte Binding von p65 an den p105-Promotor hervorgerufen. Die in dieser Arbeit erhobenen Daten zeigen, dass die Ligation des VDR die NF-κB-Aktivierung moduliert durch die Beeinflussung der p65-Translokation und der daraus resultierenden Expression von p105. Somit vermindert der VDR die kostimulatorische Signaltransduktion über CD40 in naiven B-Zellen. Vitamin D-Insuffizienz wird durch die Supplementierung mit 25-Hydroxyvitamin D3 (25(OH)VD3) behoben. Der Einfluss von 25(OH)VD3 auf die Immunantwort wurde in CYP27B1-/--Mäusen, die nicht zu einer Verstoffwechselung dieser Vorstufe zu Calcitriol befähigt sind, untersucht. Die humorale Immunantwort war stark verändert. Der deutlichste Effekt zeigte sich bei der IgE-Produktion, die in CYP27B1-/--Mäusen vor und nach der allergenen Sensibilisierung erhöht war. Außerdem war die Anzahl der B-Zellen und der Effektor-Gedächtnis-T-Zellen in der Milz reduziert. Übereinstimmend mit der erhöhten spezifischen IgE- und IgG1-Immunantwort war die Allergen-induzierte kutane Hypersensitivitätsreaktion in CYP27B1-/--Mäusen stärker ausgeprägt als in den Wildtyp-Kontrollen. Folglich ist Calcitriol ein wichtiges Molekül für die Kontrolle der B-Zell-abhängigen humoralen Immunantwort, wobei zum Teil eine Beeinträchtigung des NF-κB-Signalweges eine Rolle spielt.
Within the last years vitamin D has been established as an important immunomodulator. Vitamin D insufficiency, that is common in westernized countries especially during the winter season, has been linked to many immune disorders including type-I diabetes, rheumatoid arthritis, systemic lupus erythematosus and allergic asthma. In anti-CD40 and IL-4 stimulated human B cells, 1α,25-dihydroxyvitamin D3 (calcitriol), the bioactive metabolite of vitamin D, inhibits ε-germline expression and IgE production. This is associated with reduced nuclear amounts of NF-κB p50. Since CD40 signaling results in NF-κB p50 activation and, in combination with IL-4, in subsequent class switch recombination to IgE, it was investigated by which mechanism calcitriol modulates NF-κB mediated activation of human naïve B cells. Naïve B cells were predominantly targeted by calcitriol in comparison with memory B cells as shown by pronounced induction of the Vitamin D receptor target gene cyp24a1. Vitamin D receptor ligation with calcitriol resulted in a strongly reduced p105/p50 protein and mRNA expression in human naïve B cells. This effect was mediated by impaired nuclear translocation of p65 and consequently reduced binding of p65 to its binding site in the p105 promoter. The data indicate that vitamin D receptor ligation modulates NF-κB activation by interference with NF-κB p65 translocation and consequently p105 expression. Thus, the vitamin D receptor inhibits costimulatory signal transduction in naïve B cells, namely by reducing CD40 signaling. A sufficient vitamin D status in insufficient individuals is re-established by supplementation with 25-hydroxyvitamin D3 (25(OH)VD3). Therefore, the impact of 25(OH)VD3 was analyzed in CYP27B1-/- mice, which are not capable of synthesizing bioactive calcitriol from 25(OH)VD3. The humoral immune response was altered; in particular IgE production was elevated in CYP27B1-/- mice before and after allergeneic sensitization. Additionally, these mice displayed reduced numbers of B cells, but also effector memory T cells. In accordance with enhanced specific IgE and IgG1 responses, the cutaneous hypersensitivity reaction induced with allergen was more pronounced in CYP27B1-/- mice than in wt controls. Thus, calcitriol is an important molecule for the control of B cell dependent humoral immune responses; and at least in part interference with the NF-κB pathway is involved.
