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Maximilian Hatting

• Die Entzündung ist eine grundlegende und lebensnotwendige Reaktion unseres Immunsystems. Leukozyten wandern aus der Blutbahn an die Orte des entzündlichen Geschehens. Für diesen Prozess der Extravasation sind Adhäsionsmoleküle notwendig, die den gesamten Vorgang vom ersten Kontakt mit dem Endothel bis zur Transmigration durch die Basalmembran vermitteln. Eines dieser Moleküle ist das Junctional adhesion molecule-B (JAM-B), ein Immunglobulin-ähnliches Adhäsionsmolekül. JAM-B ist an der Transmigration von Leukozyten beteiligt, es bindet an T-Lymphozyten und speziell das Integrin VLA-4 (alpha4beta1) unter Beteiligung des verwandten JAM-C. JAM-B befindet sich bevorzugt im Bereich der lateralen Zellmembran von Endothelzellen, kann aber nach Stimulation mit TNFalpha auch auf der apikalen Membranseite gefunden werden. Diese Arbeit behandelt die Fragestellung, ob JAM-B auch in der frühen Phase der Extravasation mit T-Lymphozyten in Kontakt treten kann. Zuerst wurde untersucht, ob JAM-B unter dynamischen Bedingungen mit T-Lymphozyten in Kontakt treten kann. Die T-Lymphozyten wurden aus Leukozytenkonzentraten extrahiert. Sie wurden über eine mit JAM-B Protein beschichtete Glasoberfläche perfundiert und die Anzahl der rollenden Zellen, deren Geschwindigkeit und die Zahl der adhärenten Zellen bestimmt. Als Negativkontrolle diente ein mit unspezifischem Protein (BSA) beschichtete Oberfläche. Um die Rolle des möglichen Bindungspartners VLA-4 zu charakterisieren, wurden die T-Lymphozyten mit monoklonalen Antikörpern gegen VLA-4 oder der beta1 Untereinheit dieses Integrins oder JAM-C inkubiert. Von allen Antikörpern wurden zudem entsprechende Isotypkontrollen durchgeführt. In diesen Versuchen konnten bereits publizierte Beobachtungen reproduziert werden: So adhärierten die T-Lymphozyten bevorzugt auf JAM-B im Vergleich zur Kontrolle mit unspezifischem BSA. Antikörper gegen VLA-4 und beta1 Integrin vermochten die Zahl adhärenter Zellen signifikant zu senken. Es zeigte sich außerdem, dass auf JAM-B vermehrt Zellen rollten und deren Geschwindigkeit im Durchschnitt niedriger war. Damit fanden sich erstmals Hinweise darauf, dass JAM-B auch unter dynamischen Bedingungen an T-Lymphozyten bindet. Antikörper gegen VLA-4 oder beta1 Integrin führten das Rolling auf das Niveau der Kontrolle zurück. Ein JAM-C Antikörper hatte keinen Effekt, sodass JAM-B vermitteltes Rolling und Adhäsion möglicherweise unabhängig von JAM-C sind. In weiteren Experimenten wurde die Relevanz dieser Interaktionen in einer Flusskammer mit Endothelzellbeschichtung untersucht. Auf einem speziellen Objektträger mit Flusskanal wurden humane Endothelzellen (HUVEC) angezüchtet und vor Versuchsbeginn mit TNFalpha inkubiert. Anschließend wurde ein monoklonaler Antikörper gegen JAM-B aufgebracht und T-Lymphozyten durch die Flusskammer perfundiert. Die Auswertung erfolgte anhand der Parameter aus dem ersten Flusskammerexperiment. Der JAM-B Antikörper verminderte das Rolling signifikant im Vergleich zur Leerkontrolle und führte zur Erhöhung der Rollgeschwindigkeit dieser Zellen. Die Zahl adhärenter Zellen vermochte er nicht zu senken. Wenn JAM-B durch Stimulation auf der Oberfläche von Endothel exprimiert wird, kann es also an der Extravasation von T-Lymphozyten beteiligt sein. Die Daten zeigen, dass JAM-B mit T-Lymphozyten unter dynamischen Bedingungen interagieren kann und deuten darauf hin, dass es an der Extravasation beteiligt ist. Die Antikörper konnten bei Einzelgabe die Zahl adhärenter Zellen nicht senken. Möglicherweise ist dies Folge der kompensatorischen Wirkung anderer Adhäsionsmoleküle. In vivo Experimente unterstützen die These von der Beteiligung des JAM-B an der Entzündungsreaktion. Ein monoklonaler Antikörper konnte das entzündliche Infiltrat in einem Mausmodell von Kontakthypersensitivität vom Spättyp reduzieren. Da in der vorliegenden Arbeit der Antikörper die Zahl adhärenter Zellen nicht verringern konnte, kommen möglicherweise andere Mechanismen in Betracht. Für JAM-C wurden ähnliche Daten erhoben, hier lag die Ursache der milderen Entzündungsantwort nicht in einer verringerten Zahl eingewanderter Zellen. Die Blockade führte vielmehr zur vermehrten Rückwanderung der Zellen aus dem Entzündungsgebiet. Möglicherweise liegt bei JAM-B ein ähnlicher Mechanismus vor. JAM-B erfüllt als phylogenetisch altes Molekül verschiedene Aufgaben bei der Extravasation. Sein Expressionsmuster auf Endothel, besonders der lymphatischen Gefäße, macht es als Ziel für innovative anti-inflammatorische Therapieansätze interessant.
• Inflammation is a basic and vitally essential reaction of our immune system. Leukocytes move out of the bloodstream to the location of the inflammatory event. Adhesion molecules are required for the process of extravasation and assist the entire process, from initial contact with the endothelium, through the transmigration across the basal membrane. One of these molecules is the junctional adhesion molecule-B (JAM-B), an immunoglobulin-like adhesion molecule. JAM-B is involved in the transmigration of leukocytes, it binds with T-lymphocytes and particularly with the integrin VLA-4 (alpha4beta1) in cooperation with the related JAM-C molecule. JAM-B is generally found near the lateral cell membrane of endothelial cells, but can be found on the apical membrane side after stimulation with TNFalpha. This paper deals with the issue of whether JAM-B can come into contact with T-lymphocytes in earlier phases of extravasation. Initial experiments tested whether JAM-B came into contact with T-lymphocytes in dynamic conditions. The T-lymphocytes were extracted from leukocyte concentrations. They were perfused over a glass surface covered with JAM-B proteins and the amount of rolling cells, their speed and the number of adherent cells was predetermined. A surface covered with an unspecific protein (BSA) served as negative control. To characterize the role of VLA-4, the potential binding partner, T-lymphocytes were incubated against VLA-4, the ß1 subunit of the integrin or JAM-C with monoclonal antibodies. Corresponding isotype tests were carried out on all antibodies. In these tests, previously publicized observations were reproduced: where T-lymphocyctes preferentially adhered to JAM-B as compared to the control with the unspecific BSA. VLA-4 and ß1 integrin antibodies were capable of significantly reducing the number of adherent cells. It was also demonstrated that JAM-B propagated cells rolled and that on average their speed was lower. This initially suggests that JAM-B binds with T-lymphocytes in dynamic conditions. VLA-4 and ß1 integrin antibodies return the rolling back to the level of the control. The JAM-C antibody had no effect, such that rolling and adhesion facilitated by JAM-B may be independent from JAM-C. Further experiments examined the relevance of these interactions in a flow chamber with an endothelial cell coating. Human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) were grown on a special slide with a flow channel and incubated with TNFalpha prior to experimentation. Afterwards, T-lymphocytes were incubated with a monoclonal antibody against JAM-B and perfused through the flow chamber. The analysis took place based upon the parameters from the first flow chamber experiment. The JAM-B antibody reduced the rolling significantly in comparison to the control and led to an increased roll speed for these cells. The number of adherent cells was not reduced. If JAM-B can be expressed through stimulation on the surface of endothel, then it can play a role in the extravastion of T-lymphocytes. Individually, the antibody was not able to reduce the amount of adherent cells. This could be due to the compensatory effect of other adhesion molecules. In vivo experiments support the assumption of the participation of JAM-B on the inflammation reaction. A monoclonal antibody was able to reduce the inflammatory infiltrate in a mouse model of late phase contact hypersensitivity. Since the amount of adherent cells could not be reduced by the antibody in these experiments, it is possible that other mechanisms must be taken into consideration. Similar data was observed for JAM-C. In this case, the cause of the mild inflammation response was not due to a reduced amount of migrated cells. Rather, the blockage leads to an increased return of the cells to the inflamed area. Potentially, a similar mechanism occurs with JAM-B. As a phylogenetically old molecule, JAM-B performs various tasks in extravasation. Its expression pattern on endothelial cells, especially on the lymphatic tissues, makes it an interesting subject for innovative anti-inflammatory therapy.