Molekulare Mechanismen TNF-vermittelter viraler Hepatitis

Abstract

Zytotoxische T-Lymphozyten (CTL) eliminieren selektiv Virus-infizierte Zellen, indem sie sie anhand von viralem Antigen erkennen, das auf deren Oberfläche präsentiert wird. Eine Ausnahme bildet eine kürzlich entdeckte nicht-kanonische CTL-Effektorfunktion, die ohne direkte Antigenpräsentation eine selektive Tötung infizierter Zellen erreicht. Hierbei sekretieren CTL Tumor¬nekrose¬faktor (TNF), welcher nur in infizierten Hepatozyten apoptotischen Zell¬tod hervorruft, während uninfizierte Zellen überleben. In dieser Arbeit wurden die molekularen Grund¬lagen dieser selektiven Tötung Virus-infizierter Hepato¬zyten durch TNF an einem in-vivo-Mausmodell adenoviraler Leberinfektion untersucht.<br /> Die Sensibilisierung von Hepatozyten für TNF-vermittelte Apoptose war unabhängig von klassischer innater Immun¬erkennung des Virus durch Struktur-erkennungs-Rezeptoren. Vielmehr rief die Infektion zelluläre Stress-Antworten hervor, die als Auslöser von mitochondrialer Dysfunktion bekannt sind. Tatsächlich wirkte sich die Infektion auf Mitochondrien aus, welche durch ihre Per¬meabilisierung und die Ausschüttung proapoptotischer Faktoren essentiell an der Apoptose in Hepatozyten beteiligt sind: Mitochondrien infizierter Lebern zeigten eine verstärkte Permeabilisierung nach apoptotischer Stimulation.<br /> Außerdem führte die virale Infektion zu einer drastischen Veränderung in der proximalen TNF-Rezeptor 1 (TNFR1) – Signaltransduktion: Während TNF in uninfizierten Hepatozyten den protektiven NFκB -Signalweg aktivierte, wurde nur in infizierten Zellen zusätzlich die Aktivierung der Initiator-Caspase 8 und somit die Induktion des apoptotischen TNFR1-Signalwegs induziert, der in Hepatozyten eine mitochondriale Ampli¬fikation benötigt.<br /> Demnach greift die virale Infektion durch zwei Mechanismen in die zelluläre Apoptose-Regulation ein, die in der Schädigung von Mitochondrien konvergieren. Mitochondrien stellen somit die zentrale Kontrollinstanz eines Zwei-Treffer-Systems in der TNF-vermittelten hepatozellulären Apoptose dar.<br /> Die TNF-vermittelte Tötung virusinfizierter Hepatozyten beruht also auf einem neuen Prinzip Zell-intrinsischer Immunkontrolle, was zytotoxischen T-Lympho-zyten helfen kann, Immunevasionsmechanismen von Viren zu umgehen.

<strong>Molecular mechanisms of TNF-mediated viral hepatitis</strong><br /> Cytotoxic T lymphocytes (CTL) selectively eliminate virus-infected cells as they recognize viral antigen presented on their cell surface. However, an exception is made by a recently discovered non-canonical effector function of CTL in the liver that selectively kills virus-infected cells independent of direct antigen presentation by the target cell: CTL secrete tumor necrosis factor (TNF), which induces apoptotic cell death in infected hepatocytes, while uninfected cells survive. In this doctoral thesis the molecular basis for the selective killing of virally infected hepatocytes by TNF was investigated in an in vivo mouse model of adenoviral liver infection.<br /> The sensitization of hepatocytes towards TNF-mediated cell death was independent of classical innate immune sensing of the virus by pattern recognition receptors. Instead, viral infection triggered cellular stress responses, which are known to induce mitochondrial dysfunction. Indeed, infection with adenovirus affected mitochondria, which are essentially involved in hepatocyte apoptosis by their permeabilization and the subsequent release of proapoptotic mediators: Mitochondria of infected livers showed an increased sensitivity for permeabilization in response to pro-apoptotic stimuli.<br /> Furthermore, viral infection fundamentally modified the proximal TNF receptor 1 (TNFR1)-signal transduction: TNF activated the protective NFκB signaling pathway in uninfected as well as in infected hepatocytes. However, exclusively in infected cells TNF activated initiator caspase 8 thereby inducing the pro-apoptotic TNFR1 signaling pathway, which requires an amplification by the mitochondria in hepatocytes.<br /> Taken together these findings show that viral infection affects the cellular regulation of apoptosis by two mechanisms that converge in damage to the mitochondria. Mitochondria are hence the central control body of a two-hit system in the TNF-induced apoptosis of hepatocytes.<br /> The TNF-induced killing of virus-infected hepatocytes is therefore based on a new principle of cell intrinsic immune control, which helps cytotoxic T lymphocytes to circumvent immune evasion by viruses.