Zeitschrift für klinische und zelluläre Immunologie
Offener Zugang

Abstrakt

Der glykolytische Stoffwechsel ist in RAW 264.7- und Mafb/C-Maf-defizienten Makrophagenlinien unterschiedlich an das proliferative Potenzial und die morphodynamische Kapazität gekoppelt

Gerda Venter, Mietske Wijers, Frank TJJ Oerlemans, Ganesh Manjeri, Jack AM Fransen und Bé Wieringa

Hintergrund: Makrophagen sind hochspezialisierte Immunzellen unterschiedlichen Entwicklungsursprungs, die in einem Kontinuum verschiedener Funktionszustände in fast allen Geweben vorkommen. Um ihre komplexe Rolle in der Gewebehomöostase und der Abwehr von Krankheitserregern erfüllen zu können, müssen sie in der Lage sein, mit heterogenen äußeren Nährstoffbedingungen in Gewebenischen zu leben und mit Schwankungen des intrinsischen Stoffwechselbedarfs umzugehen, die durch Differenzierungszustand, funktionelle Spezialisierung und Immunbelastung bestimmt werden. Ziel der vorliegenden Studie war es, mehr Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie metabolische Spezialisierung und Vielseitigkeit in Bezug auf Schicksal und Immuneffektorfunktion von Makrophagen miteinander verknüpft sind.
Methoden: In vitro wurden phänotypische Merkmale zweier Makrophagenzelllinien mit grundlegend unterschiedlichem Entwicklungsursprung und Polarisationskapazität, RAW 264.7- und Maf-DKO-Zellen, analysiert. Mittels biochemischer und zellbiologischer Methoden und Rasterelektronenmikroskopie untersuchten wir die Stoffwechselprofile dieser beiden Makrophagentypen in Bezug auf proliferative Kapazität, morphologisches Erscheinungsbild der Zelloberfläche und Zellform sowie phagozytische Aktivität als Index des morphodynamischen Potenzials.
Ergebnisse: Ein Vergleich der allgemeinen Merkmale des Kohlenhydratstoffwechsels, einschließlich der Werte der glykolytischen Enzyme Hexokinase (HK), Pyruvatkinase (PK-M2), Laktatdehydrogenase und Nicotinamid-Phosphoribosyltransferase (Nampt), des Glukose- und Sauerstoffverbrauchs und der Laktatproduktionsraten sowie der intrazellulären Konzentrationen und Redoxverhältnisse von NAD(P)(H) zeigte, dass sich RAW 264.7- und Maf-DKO-Zellen insofern auffallend ähnlich sind, als sie beide in hohem Maße auf die Glykolyse angewiesen sind. In dieser Hinsicht haben sie viele Merkmale mit primären Makrophagen gemeinsam. Bemerkenswerterweise führt diese einheitliche Stoffwechselsignatur nicht zu verhaltens- und funktionsbezogenen Ähnlichkeiten, da RAW 264.7-Zellen eine deutlich höhere Proliferationsrate aufweisen, während Maf-DKO-Zellen morphodynamisch aktiver zu sein scheinen, deutlich mehr Ausstülpungen der Oberflächenmembran bilden und opsonisierte Komplementpartikel viel effizienter phagozytieren.
Schlussfolgerung: Wir schlussfolgern, dass die Gesamtrate der Glykolyse im intermediären Kohlenhydratstoffwechsel bei den beiden Zelllinien ähnlich ist, dass sie diesen wichtigen Stoffwechselweg jedoch unterschiedlich nutzen können, entweder um eine hohe morphodynamische Aktivität bei Maf-DKO-Zellen zu fördern oder um das Zellwachstum bei schnell proliferierenden RAW 264.7-Zellen aufrechtzuerhalten. Unsere Ergebnisse stehen im Einklang mit der Annahme, dass Makrophagen möglicherweise einheitlich die schnelle Reaktionszeit der Glykolyse bevorzugen, da dieser Stoffwechselweg ihnen die Möglichkeit bietet, jeden möglichen kurzfristigen Energiebedarf zu decken, der für die Immunfunktion erforderlich ist.