Dendritische Zellen (DCs) mediieren das Zusammenspiel von angeborener und erworbener Immunität und spielen somit eine Schlüsselrolle im Immunsystem. Ihre Hauptaufgabe liegt in der Aufnahme und Prozessierung von Krankheitserregern, gefolgt von der Präsentation der Antigene. Sie entwickeln sich ursprünglich aus hämatopoetischen Stammzellen und benötigen für ihre Differenzierung spezifische Zytokinsignale. Die Langerhans Zell- (LCs) Entwicklung erfolgt Transforming-growth-factor- (TGF) abhängig, während konventionelle (cDCs) und plasmazytoide (pDCs) DCs unter dem Einfluss von Fms-like tyrosine kinase 3- (Flt3) Ligand (Flt3-L) differenzieren. Eine präzise Regulierung der intrazellulären Signalwege ist in diesem Zusammenhang von maßgeblicher Bedeutung. Der „spät endosomale/lysosomale Adapter und MAPK und mTOR Aktivator 2“ (LAMTOR2) ist als Komponente des LAMTOR/Ragulator Komplexes entscheidend an der Aktivierung des ERK- und mTORC1-Signalweges am späten Endosomen beteiligt. Des Weiteren reguliert LAMTOR2 den intrazellulären Rezeptortransport, sowie den endosomalen Vesikeltransfer und die Gewebshomeostase.
In meiner Doktorarbeit wurde ein CD11c-spezifisches knock-out Mausmodel etabliert, um die Funktion von LAMTOR2 für das Dendritische Zellsystem zu untersuchen. Die CD11c LAMTOR2del Mäuse waren viabel, entwickelten aber einen DC-spezifischen, pathologischen Phänotyp. Einerseits kam es sechs Tage nach der Geburt zu einem massiven Verlust an Langerin+-migratorischen DCs, wovon besonders die LC Population betroffen war. Gründe dafür könnten eine erhöhte Anzahl apoptotische LCs sowie ein Defekt während der Zellteilung sein. Zusätzlich konnte im Langerin LAMTOR2del Mausmodel eine reduzierte Lokalisation von TGFRII an der Zellmembran nachgewiesen werden. Der Verlust des LC Netzwerkes kurz nach der Geburt in CD11c LAMTOR2del Mäusen war schlussendlich auch auf eine Inhibierung zweier proliferativer Signalwege, ERK und mTORC1, zurückzuführen. Die Deletion von LAMTOR2 führte zu einer Instabilität des gesamten LAMTOR-Komplexes und verhinderte dadurch die spät-endosomale Aktivierung dieser beiden Signalwege.
Ab einem Alter von etwa 3 Monaten entwickelten die CD11c LAMTOR2del Mäuse zusätzlich eine myeloproliferative Erkrankung (MPD). Zu den auffälligsten Veränderungen zählten hierbei stark vergrößerte Milz und Lymphknoten. Beide Organe wiesen durch massive DC-Infiltrate auch morphologisch strukturelle Veränderungen auf. Als Ursachen der Infiltrate konnten eine erhöhte Proliferation von cDCs und pDCs, sowie eine neu erscheinende CD11c + MHCII+ PDCA-1int Zellpopulation identifiziert werden. Diese infiltrierenden LAMTOR2-deletierten DCs wiesen zudem eine höhere Expression von Aktivierungsmarkern wie CD86, MHC-Klasse II und PD-L1 an der Zelloberfläche aus, was zu einer vermehrten Aktivierung des CD4+ T-Zellkompartments führte. Während Serumanalysen unbehandelter CD11c LAMTOR2del Mäuse keine systemische Entzündung anzeigten, führte die Stimulation isolierter LAMTOR2 deletierter cDCs und pDCs zu einer erhöhten Ausschüttung DC-spezifischer, pro-inflammatorischer Zytokine. Außerdem wurden erhöhte Serumwerte für den Differenzierungsfactor Flt3-L gemessen, während dessen Rezeptor an der Zelloberfläche von LAMTOR2-deletierten Milz-DCs akkumulierte. Signalwegsanalysen bestätigten in knock-out Milz DCs, als auch in Flt3-L generierten Knochenmarks DCs (BMDCs) eine Reduktion der ERK-Aktivierung. Unerwarteter Weise wurde die mTORC1-Signalkaskade jedoch nicht inhibiert, sondern verstärkt aktiviert, was die massive DC-Expansion erklären könnte. Die Behandlung der CD11c LAMTOR2del Mäuse mit Rapamycin und AC220, einem spezifischem Flt3-Hemmer, konnte die Symptome kurieren und führte zu einer Verminderung des Schweregrads der myeloproliferativen Erkrankung.
Zusätzliche Experimente befassten sich mit dem Migrationspotenzials von GM-CSF-generierten BMDCs in Richtung eines MIP3-Lockstoffgradientens. Interessanterweise, verringerte der Verlust von LAMTOR2 die adhäsionsabhängige Migration der Zellen durch einen Transwellfilter. Im Gegensatz dazu, war die Migrationsfähigkeit der LAMTOR2-deletierten BMDCs in einem 3D-Versuchsansatz nicht beeinflusst.
Zusammenfassend zeigt meine Doktorarbeit, dass LAMTOR2 eine wichtige regulatorische Rolle für die Kontrolle der DC-Homäostase spielt und dabei insbesondere für das Feinjustieren von Signalkaskaden und des intrazellulären Rezeptortransports verantwortlich ist. Die Entdeckung, dass LAMTOR2-Verlust zu einer erhöhten Aktivierung des mTORC1-Signalwegs führt, war überraschend und bedarf weiterer detaillierter Untersuchungen.