Pharmacological targeting of acid sphingomyelinase increases CD4\(^+\) Foxp3\(^+\) regulatory T cell subsets in patients with major depression

Autor: Wiese, Teresa
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
Druh dokumentu: Doctoral Thesis<br />Doctoral Thesis
DOI: 10.25972/OPUS-23347
Popis: Lack of acid sphingomyelinase (ASM) activity, either through genetic deficiency or through pharmacological inhibition, is linked with increased activity and frequency of Foxp3+ regulatory T cells (Treg) among cluster of differentiation (CD) 4+ T cells in mice in vivo and in vitro1. Thus, pharmacological blockade of ASM activity, which catalyzes the cleavage of sphingomyelin to ceramide and phosphocholine, might be used as a new therapeutic mechanism to correct numeric and/ or functional Treg de-ficiencies in diseases like multiple sclerosis or major depression. In the present study, the effect of pharmacological inhibition of ASM in humans, in vitro and in vivo, was analyzed. In the in vitro experiments, peripheral blood mono-nuclear cells (PBMC) of healthy human blood donors were treated with two widely prescribed antidepressants with high (sertraline, Ser) or low (citalopram, Cit) capaci-ty to inhibit ASM activity. Similar to the findings in mice an increase in the frequency of Treg among human CD4+ T cells upon inhibition of ASM activity was observed. For the analysis in vivo, a prospective study of the composition of the CD4+ T cell com-partment of patients treated for major depression was done. The data show that pharmacological inhibition of ASM activity was superior to antidepressants with little or no ASM-inhibitory activity in increasing CD45RA- CD25high effector Treg (efTreg) frequencies among CD4+ T cells to normal levels. Independently of ASM inhibition, correlating the data with the clinical response, i.e. improvement of the Hamilton rat-ing scale for depression (HAMD) by at least 50 per cent (%) after four weeks of treatment, it was found that an increase in efTreg frequencies among CD4+ cells dur-ing the first week of treatment identified patients with a clinical response. Regarding the underlying mechanism, it could be found that the positive effect of ASM inhibition on Treg required CD28 co-stimulation suggesting that enhanced CD28 co-stimulation was the driver of the observed increase in the frequency of Treg among human CD4+ T cells. Inhibition of ASM activity was further associated with changes in the expression and shuttling of CTLA-4, a key inhibitory molecule ex-pressed by Treg, between cellular compartments but the suppressive activity of CTLA-4 through its transendocytosis activity was unaffected by the inhibition of ASM activity. In summary, the frequency of (effector) Treg among CD4+ T cells in mice and in hu-mans is increased after inhibition of ASM activity suggesting that ASM blockade might beneficially modulate autoimmune diseases and depression-promoting in-flammation.
Ein Mangel an Aktivität der sauren Sphingomyelinase (ASM), entweder durch ge-netisches Defizit oder durch pharmakologische Hemmung, ist mit einer erhöhten Aktivität und Häufigkeit von Foxp3+ regulatorischen T-Zellen (Treg) innerhalb der CD4+ (cluster of differentation 4) T-Zellen in Mäusen in vivo und in vitro verbun-den1. Daher könnte die pharmakologische Blockade der ASM-Aktivität, die die Spaltung von Sphingomyelin in Ceramid und Phosphocholin katalysiert, als neuer therapeutischer Mechanismus zur Korrektur von numerischen und/oder funktionel-len Treg-Defiziten bei Erkrankungen wie Multipler Sklerose oder schwerer Depres-sion eingesetzt werden. In der vorliegenden Studie wurde die Wirkung der pharmakologischen Hemmung von ASM beim Menschen, in vitro und in vivo analysiert. In den In-vitro-Experimenten wurden die peripheren mononukleären Blutzellen (PBMC) gesunder menschlicher Blutspender mit zwei weithin verschriebenen Antidepressiva mit ho-her (Sertralin, Ser) oder niedriger (Citalopram, Cit) Fähigkeit zur Hemmung der ASM-Aktivität untersucht. Ähnlich wie bei Mäusen wurde bei Hemmung der ASM-Aktivität ein Anstieg der Häufigkeit von Treg innerhalb der menschlichen CD4+ T-Zellen festgestellt. Für die Analyse in vivo wurde eine prospektive Studie über die Zusammensetzung des CD4+ T-Zellkomplexes bei Patienten, die wegen einer De-pression im Krankenhaus behandelt wurden, durchgeführt. Die Daten zeigen, dass die pharmakologische Hemmung der ASM-Aktivität Antidepressiva mit ge-ringer oder keiner ASM-hemmenden Aktivität überlegen war, was die Vermehrung der CD45RA- CD25hoch-Effektor-Treg (efTreg)-Frequenzen innerhalb der CD4+ T-Zellen betraf. Unabhängig von der Untersuchung zur ASM-Aktivität beobachteten wir, dass die klinische Reaktion (d.h. der Verbesserung der Hamilton-Bewertungsskala für Depressionen (HAMD) um mindestens 50 Prozent (%) nach vierwöchiger Behandlung) mit einem frühen Anstieg der efTreg-Frequenzen unter CD4+-Zellen während der ersten Behandlungswoche positiv korrelierte. Hinsichtlich des zugrunde liegenden Mechanismus konnte festgestellt werden, dass die positive Wirkung der ASM-Hemmung auf Treg eine CD28-Kostimulation erforderte, was darauf hindeutet, dass eine verstärkte CD28-Kostimulation die Ur-sache für den beobachteten Anstieg der Frequenz von Treg innerhalb menschli-cher CD4+ T-Zellen war. Die Hemmung der ASM-Aktivität war darüber hinaus mit Veränderungen in der Expression und im zellulären Umsatz von CTLA-4, einem von Treg exprimierten inhibitorischen Schlüsselmolekül, verbunden. Die suppressi-ve Aktivität von CTLA-4 durch seine Transendozytose-Aktivität wurde jedoch durch die Hemmung der ASM-Aktivität nicht beeinflusst. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Häufigkeit von (Effektor-)Treg unter-halb der CD4+ T-Zellen in Mäusen und beim Menschen nach Hemmung der ASM-Aktivität erhöht ist, was darauf hindeutet, dass eine ASM-Blockade Autoimmuner-krankungen und depressionsfördernde Entzündungen vorteilhaft modulieren könn-te.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
Externí odkaz: