Open Access

Proteostasis is critical for cells to maintain the balance between protein synthesis, qualitycontrol, and degradation. This is particularly important for myeloid cells of the centralnervous system as their immunological function relies on proper intracellular proteinturnover by the ubiquitin-proteasome system. Accordingly, disruption of proteasomeactivity due to, e.g., loss-of-function mutations within genes encoding proteasomesubunits, results in systemic autoinflammation. On the molecular level, pharmacologicalinhibition of proteasome results in endoplasmic reticulum(ER) stress-activated unfoldedprotein response (UPR) as well as an induction of type I interferons (IFN). Nevertheless,our understanding as to whether and to which extent UPR signaling regulates type I IFNresponse is limited. To address this issue, we have tested the effects of proteasomedysfunction upon treatment with proteasome inhibitors in primary murine microgliaand microglia-like cell line BV-2. Our data show that proteasome impairment bybortezomib is a stimulus that activates all three intracellular ER-stress transducersactivation transcription factor 6, protein kinase R-like endoplasmic reticulum kinase andinositol-requiring protein 1 alpha (IRE1α), causing a full activation of the UPR. We furtherdemonstrate that impaired proteasome activity in microglia cells triggers an inductionof IFNβ1 in an IRE1-dependent manner. An inhibition of the IRE1 endoribonucleaseactivity significantly attenuates TANK-binding kinase 1-mediated activation of type IIFN. Moreover, interfering with TANK-binding kinase 1 activity also compromised theexpression of C/EBP homologous protein 10, thereby emphasizing a multilayeredinterplay between UPR and type IFN response pathway. Interestingly, the induced proteinkinase R-like endoplasmic reticulum kinase-activation transcription factor 4-C/EBPhomologous protein 10 and IRE1-X-box-binding protein 1 axes caused a significantupregulation of proinflammatory cytokine interleukin 6 expression that exacerbatesSTAT1/STAT3 signaling in cells with dysfunctional proteasomes. Altogether, thesefindings indicate that proteasome impairment disrupts ER homeostasis and triggers acomplex interchange between ER-stress sensors and type I IFN signaling, thus inducingin myeloid cells a state of chronic inflammation

Das Prostatakarzinom ist die häufigste Krebserkrankung des Mannes und die Inzidenz nimmt seit fast drei Jahrzehnten stetig zu. Moderne Therapieverfahren führen zu einem längeren Überleben der Patienten, durchaus auch mit kompletter Remission. Dennoch können im Rahmen der Therapie, insbesondere unter der Hormonentzugstherapie, weitere Veränderungen des Tumors zu einer Progression der Erkrankung führen. Durch den Verlust der Androgenabhängigkeit des Tumors bezeichnet man dies als kastrationsresistentes Prostatakarzinom. Dieser Progress ist häufig mit einer Zunahme von neuroendokrinen Zellen assoziiert, die im Rahmen einer sog. Neuroendokrinen Transdifferenzierung (NETD) aus den Drüsenzellen des Adenokarzinoms entstehen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine solche Differenzierung durch die Kultivierung der Prostatakarzinomzelllinie LNCaP in Gegenwart von IL-6 simuliert. Diese experimentell erzeugte NETD konnte sowohl durch die Überexpression typischer Markerproteine, als auch durch die charakteristische Veränderung der Zellmorphologie nachgewiesen werden. Um die molekularbiologischen Mechanismen im Rahmen der NETD besser zu verstehen, wurde das Proteom der differenzierten Zellen mit dem von Kontrollzellen verglichen. Differentiell exprimierte Proteine wurden mittels Massenspektrometrie identifiziert. Die Proteine Gelsolin, Septin 7 und PC1 wurden in weiterführenden Experimenten validiert. Im Kontext der NETD erwies sich Gelsolin aufgrund seiner bekannten Funktionen als besonders interessant. Daher wurde dessen Expression mittels RNA- Interferenz moduliert und die Auswirkungen auf Zellfunktion und Morphologie untersucht. Gelsolin ist ein multifunktionelles Protein, welches sowohl Zytoskelett- modulierend wirkt, als auch in die Regulation der Apoptose involviert ist. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass ein Gelsolin knockdown eine deutliche Expressionserhöhung der aktivierten Caspase 3 bewirkt, was mit einer erhöhten Apoptoserate korreliert. Naheliegend war es auch der Frage nachzugehen, ob Gelsolin an der Ausprägung der charakteristischen morphologischen Veränderungen im Zuge der NETD beteiligt ist. Der begleitend zur IL-6-Behandlung durchgeführte knockdown ergab jedoch keinen relevanten Einfluss auf die Ausbildung von Zellausläufern. Eine auf immunzytochemischer Färbetechnik basierende Analyse zeigte eine Kolokalisation von Gelsolin mit den Proteinen VDAC1 und PC1. Beide sind als Stabilisatoren des mitochondrialen Membranpotenzials bekannt. Somit könnte Gelsolin als Adapterprotein im Rahmen der Apoptoseregulation fungieren. Die vorliegende Arbeit hat differentiell exprimierte Proteine identifiziert, die im Kontext einer NETD erstmals beschrieben wurden und somit den Weg bereitet, den Erkenntnisgewinn zu molekularbiologischen Abläufen bei der Entwicklung eines kastrationsresistenten Prostatakarzinoms auszuweiten.

Untersuchungen zur Wirkung von miRNAs stehen im Fokus der aktuellen Forschungen, besonders aufgrund ihrer wichtigen regulatorischen Funktion bei der Biosynthese von Proteinen. Durch die Korrelation mit der Karzinomentwicklung und den Tumorstadien rücken miRNAs als prognostische Biomarker in den Vordergrund. Mit dieser Arbeit wurden der Einfluss der miR-4417 als pro- oder antionkogen wirkende miRNA auf das Prostatakarzinom und dessen Auswirkungen auf die Proteinbiosynthese untersucht. Hierzu wurde die miR-4417 mittels Transfektion in 4 verschiedenen Prostatakarzinom- Zelllinien überexprimiert. Die Quantifizierung erfolgte unter Anwendung der sogenannten stem loop RT-qPCR. Die modulierten Proteommuster der Zelllinien wurden quantitativ und qualitativ verglichen. Dabei fanden gelbasierte und gelfreie Methoden unter Beachtung statistischer Kriterien Verwendung. Bei der Analyse der 2D-Gele wurden ca. 1600 Spots detektiert und quantifiziert. Zellspezifisch ergaben sich zwischen 40 und 60 differentielle Expressionen. Mithilfe der Massenspektrometrie wurden die Peptide nach tryptischem Verdau analysiert und die Proteine identifiziert. Die Verifizierungen von ausgewählten, differenziell exprimierten Proteinen wurden mittels Westernblot durchgeführt. Die Expression des Androgenrezeptors war unter miR-4417 Einfluss in den beiden kastrationsresistenten Zelllinien gemindert, ebenso wie die Isoform 1 des Tumorproteins D52. Dies lässt eine antionkogene Wirkung der miR-4417 vermuten. Im Gegensatz dazu war die Expression von Peroxiredoxin 3 erhöht. Da dieses Protein zu einer Resistenz von Zellen gegen die H2O2 induzierte Apoptose führt und somit Krebszellen einen Überlebensvorteil verschafft, besteht in diesem Zusammenhang der Verdacht auf einen proonkogenen Effekt der miR-4417. Auch bei weiteren untersuchten Proteinen wie dem Voltage-dependent anion-selective channel protein 1 oder dem Poly(U)-binding-splicing factor PUF60 ergaben sich zum Teil gegensätzliche Expressionen. In weiteren Untersuchungen könnte geklärt werden, ob die pro- oder antionkogenen Eigenschaften dieser miRNA überwiegen oder ob möglicherweise bestimmte Einflussfaktoren bestehen, die dazu führen. Eventuell existieren der miR-4417 vorgeschaltete Regulationsmechanismen, die dessen gewebespezifische Wirkung beeinflussen. Insgesamt ist mithilfe dieser Arbeit deutlich geworden, dass die miR-4417 eine bedeutende regulatorische Rolle in Bezug auf die Progression des Prostatakarzinoms einnimmt und somit einen wichtigen Ansatzpunkt für die weitere Krebsforschung darstellten könnte. Eine miRNA getriggerte Krebstherapie könnte auf Basis umfangreicher Forschungsdaten als alternative Methode Anwendung finden.

Abstract Aims Treating patients with acute decompensated heart failure (ADHF) presenting with volume overload is a common task. However, optimal guidance of decongesting therapy and treatment targets are not well defined. The inferior vena cava (IVC) diameter and its collapsibility can be used to estimate right atrial pressure, which is a measure of right‐sided haemodynamic congestion. The CAVA‐ADHF‐DZHK10 trial is designed to test the hypothesis that ultrasound assessment of the IVC in addition to clinical assessment improves decongestion as compared with clinical assessment alone. Methods and results CAVA‐ADHF‐DZHK10 is a randomized, controlled, patient‐blinded, multicentre, parallel‐group trial randomly assigning 388 patients with ADHF to either decongesting therapy guided by ultrasound assessment of the IVC in addition to clinical assessment or clinical assessment alone. IVC ultrasound will be performed daily between baseline and hospital discharge in all patients. However, ultrasound results will only be reported to treating physicians in the intervention group. Treatment target is relief of congestion‐related signs and symptoms in both groups with the additional goal to reduce the IVC diameter ≤21 mm and increase IVC collapsibility >50% in the intervention group. The primary endpoint is change in N‐terminal pro‐brain natriuretic peptide from baseline to hospital discharge. Secondary endpoints evaluate feasibility, efficacy of decongestion on other scales, and the impact of the intervention on clinical endpoints. Conclusions CAVA‐ADHF‐DZHK10 will investigate whether IVC ultrasound supplementing clinical assessment improves decongestion in patients admitted for ADHF.