Das eosinophile kationische Protein (ECP), auch bekannt als Ribonuklease 3, ist ein basisches Protein, das sich in der primären Matrix der Eosinophilen befindet . [ 4 ] Beim Menschen wird das eosinophile kationische Protein durch das RNASE3 -Gen kodiert . [ 5 ]

ECP wird bei der Degranulation von Eosinophilen freigesetzt . Dieses Protein steht in Zusammenhang mit Entzündungen und Asthma, da in diesen Fällen erhöhte ECP-Konzentrationen im Körper auftreten. Es existieren drei glykosylierte Formen von ECP, wodurch sich dessen Molekulargewicht zwischen 18 und 22 kDa variiert. [ 6 ]

Funktion

Das eosinophile kationische Protein und das sequenzverwandte eosinophile Neurotoxin ( RNASE2 ) gehören beide zur Ribonuklease-A- Superfamilie. Beide Proteine ​​besitzen neurotoxische , helminthotoxische und ribonukleolytische Aktivitäten. Das eosinophile kationische Protein ist in der Granulamatrix des Eosinophils lokalisiert . [ 7 ]

Ribonukleaseaktivität und Zytotoxizität

Die Ribonukleaseaktivität von ECP ist für die Zytotoxizität nicht essentiell. [ 8 ]

Wurden die beiden bekannten Aminosäurereste des aktiven Zentrums der Ribonuklease durch nicht-funktionelle Moleküle ersetzt (Lysin an Position 38 durch Arginin und Histidin an Position 128 durch Aspartat) [ 9 ] und mit dem Wildtyp-ECP verglichen, behielt das mutierte ECP seine Zytotoxizität, verlor aber seine Ribonukleaseaktivität. Das Experiment bestätigte, dass der Austausch der beiden Aminosäuren die Ribonukleaseaktivität von ECP hemmte. Die antiparasitäre Wirkung von ECP blieb jedoch erhalten. Auch die Produktion und der Transport von ECP in Bakterien wurden nicht verändert.

ECP ist ein starkes zytotoxisches Protein, das Zellen des Tracheaepithels von Meerschweinchen [ 10 ] , Leukämiezellen von Säugetieren [ 11 ] , Epidermiskarzinomzellen [ 10 ] und Brustkrebszellen [ 12 ] sowie nicht-säugetierische Zellen wie Parasiten, Bakterien und Viren abtöten kann. [ 13 ]

Reifes ECP ist zytotoxisch für humane Bronchialepithelzellen ( BEAS-2B ), indem es spezifisch an Heparansulfat-Proteoglykane (HSPGs) auf der Zelloberfläche bindet und anschließend endozytiert wird. [ 14 ]

ECP-induzierte Apoptose

Rolle von rECP in der TNF-α-induzierten Apoptose. rECP erhöht die TNF-α-Produktion und -Freisetzung in BEAS-2B-Zellen. Die Freisetzung von TNF-α durch Bindung an den TNF-Rezeptor führt zur Internalisierung des Rezeptors und zur Aktivierung von Caspase-8. Caspase-8-induzierte Apoptose kann entweder eine mitochondriale Antwort auslösen oder direkt die PARP-Aktivierung durch Caspase-3 bewirken. Die rECP-induzierte Apoptose zeigt jedoch keine Auswirkungen auf mitochondriale Antworten. Demnach vermuten wir, dass rECP eine mitochondrienunabhängige Apoptose induziert. [ 15 ]

Studien zeigen, dass ECP, zusammen mit anderen RNasen wie EDN, Apoptose in Zellen induzieren kann . Eine aktuelle Studie deutet darauf hin, dass ECP in HL-60- und HeLa-Zellen über eine Caspase-3-ähnliche Aktivität Zytotoxizität verursacht. [ 16 ] Demnach spielen zytotoxische RNasen eine wichtige Rolle beim Zelltod. Der Mechanismus der ECP-induzierten Apoptose ist jedoch noch nicht vollständig aufgeklärt. Neuere Studien haben gezeigt, dass Eosinophile den Tod von Epithelzellen über Apoptose und Nekrose auslösen können . [ 17 ]

ECP löst Apoptose durch Aktivierung von Caspase-8 über einen mitochondrienunabhängigen Signalweg aus. [ 15 ] Eine Zunahme der Chromatin-Kondensation, der Sub-G1-Population, der PARP-Spaltung und der DNA-Fragmentierung deutet darauf hin, dass ECP in humanen Bronchialepithelzellen (BEAS-2B) Apoptose induziert. [ 15 ]

Klinische Bedeutung

Eosinophile Granulozyten treten in großer Zahl an Entzündungsherden und als Reaktion auf bestimmte Parasiteninfektionen auf. Diese zytoplasmatischen Granula enthalten positiv geladene Proteine, die die Zellen charakterisieren. ECP ist eines der vier stark basischen Proteine, die bei der Degranulation aktivierter Eosinophiler in das umliegende Gewebe gelangen. Obwohl die zirkulierenden ECP-Spiegel zwischen Patienten stark variieren können, zeigen einige Studien, dass Serum-ECP-Messungen für die Überwachung vieler aktiver Entzündungskrankheiten nützlich sind. [ 18 ] Die ECP-Konzentrationen im Plasma und anderen Körperflüssigkeiten steigen während Entzündungsreaktionen an, die durch aktivierte Eosinophile gekennzeichnet sind. [ 19 ]

Die Serum-ECP-Konzentration ist zudem ein nützliches, objektives Messinstrument zur Beurteilung des Schweregrades von Asthma. Erhöhte ECP-Werte korrelieren mit dem Auftreten von Symptomen. Bei Patienten mit saisonalem Asthma spiegelte die ECP-Messung die Veränderungen der Krankheitsaktivität im Jahresverlauf wider. [ 20 ]

Es gibt mehrere Mechanismen, die in Kombination einen Asthmaanfall auslösen können , darunter spezifische IgE- Antikörper, aktivierte Entzündungszellen, neurogene Mechanismen, Hyperreagibilität und individuelle hormonelle Ungleichgewichte. Allergische Reaktionen in der Lunge verlaufen typischerweise in zwei Phasen. Die späte Phase tritt in der Regel einige Stunden nach der Exposition auf. Dabei reichern sich Eosinophile in den Bronchien an und setzen Granulaproteine ​​frei, die zu einer Reizung der Bronchien führen. ECP ist zudem toxisch für Neuronen, einige Epithelzelllinien und isolierte Myokardzellen. [ 21 ] Dies könnte eine Ursache für juckende Hauterkrankungen sein.

Die Serum-ECP-Konzentrationen wurden auch mit der Aktivität der atopischen Dermatitis (AD) in Verbindung gebracht. ECP korreliert mit den Symptomen ( Lichenifikation , Schlafentzug , Erythem , Papeln , Pruritus und Exkoriationen ) der AD und auch mit dem klinischen Gesamtscore. [ 21 ]

Die Messung des Serum-ECP zur Beurteilung des Schweregrades von Asthma, zur Überwachung der Therapie und zur Anzeige des Schweregrades bestimmter entzündlicher Hauterkrankungen bietet einen Vorteil gegenüber subjektiven klinischen Messungen, die aufgrund der großen Variabilität der Beurteilungen durch den einzelnen Untersucher und den Patienten, insbesondere bei kleinen Kindern, zu Inkonsistenzen neigen.

Der normale Referenzbereich für Bluttests auf eosinophiles kationisches Protein liegt zwischen 2,3 und 16 μg/L. [ 22 ]

Siehe auch

Referenzen

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Weiterführende Literatur