Der wahrscheinliche G-Protein-gekoppelte Rezeptor 84 ist ein Protein , das beim Menschen durch das Gen GPR84 kodiert wird . [ 5 ] [ 6 ]

Entdeckung

GPR84 (EX33) wurde praktisch zeitgleich von zwei Forschungsgruppen beschrieben. Die eine Gruppe um Timo Wittenberger am Zentrum für Molekulare Neurobiologie in Hamburg (Wittenberg T. et al.) und die andere Gruppe um Gabor Jarai am Novartis Horsham Research Centre in Horsham, Großbritannien. In ihren Publikationen beschrieben sie die Sequenz und das Expressionsprofil von fünf neuen Mitgliedern der GPC-Rezeptorfamilie. Eines davon war GPR84, das eine bisher einzigartige GPCR-Subfamilie darstellt.

Gen

Hgpr84 befindet sich auf Chromosom 12q13.13, und seine kodierende Sequenz wird nicht durch Introns unterbrochen. [ 5 ]

Protein

Die humanen und murinen GPR84-ORFs kodieren beide für Proteine ​​mit einer Länge von 396 Aminosäureresten und 85%iger Sequenzidentität und gelten daher als Orthologe. [ 5 ] Mittels Northern-Blot-Analyse wurde hgpr84 als Transkript von etwa 1,5 kb in Gehirn, Herz, Muskel, Dickdarm, Thymus, Milz, Niere, Leber, Darm, Plazenta, Lunge und Leukozyten nachgewiesen. Zusätzlich wurde ein 1,2 kb großes Transkript im Herzen und eine starke Bande bei 1,3 kb im Muskel detektiert. Ein Northern-Blot aus verschiedenen Hirnregionen zeigte die stärkste Expression des 1,5 kb großen Transkripts im verlängerten Mark und im Rückenmark. Etwas weniger Transkript wurde in der Substantia nigra, im Thalamus und im Corpus callosum gefunden. Die 1,5 kb große Bande war auch in anderen Hirnregionen sichtbar, jedoch in sehr geringer Konzentration. EST-Klone, die hgpr84 entsprechen, stammen aus B-Zellen (Leukämie), neuroendokrinen Lungenzellen sowie aus Mikrogliazellen [ 7 ] und Adipozyten [ 8 ] . Eine detailliertere Beschreibung des Expressionsprofils findet sich unter www.genecards.org. Die Expression von GPR84 ist im Ruhezustand normalerweise niedrig, lässt sich aber bei Entzündungen stark induzieren. Die Expression auf Neutrophilen kann durch LPS- Stimulation erhöht und durch GM-CSF -Stimulation reduziert werden. Die LPS-induzierte Hochregulation von GPR84 war nicht sensitiv gegenüber einer Dexamethason-Vorbehandlung. Auch in dendritischen Zellen von FcRγ-Ketten-KO-Mäusen wurde eine Herunterregulation von GPR84 beobachtet [ 9 ] . In Mikrogliazellen konnte die Induktion von GPR84 durch Interleukin-1 (IL-1) und Tumornekrosefaktor α (TNFα) nachgewiesen werden. [ 7 ] Eine 24-stündige Behandlung mit IL-1β führte außerdem zu einem 5,8-fachen Anstieg der GPR84-Expression auf PBMC von gesunden Probanden. Die Transkriptionsdynamik humaner Nabelschnurblut-T-Helferzellen, die in Abwesenheit und Anwesenheit von Zytokinen, welche die Th1- oder Th2-Differenzierung fördern, kultiviert wurden, wurde untersucht. Dabei zeigte sich, dass GPR84 zu den Th1-spezifischen Subgenen gehört. [ 10 ] Eine andere Publikation legt jedoch nahe, dass GPR84 eher ein CCL1-verwandtes Th2-Gen ist. [ 11 ]

GPR84 wurde nach LPS -Stimulation sowohl auf Makrophagen als auch auf neutrophilen Granulozyten hochreguliert . [ 12 ] Nicht nur LPS , sondern auch Staphylokokken-Enterotoxin B reichte aus, um die GPR84-Expression auf isolierten, stimulierten humanen Leukozyten im Vergleich zu naiven Leukozyten um das 50-Fache zu erhöhen. [ 13 ] Eine Virusinfektion nach Infektion mit dem Japanischen-Enzephalitis-Virus erhöhte die GPR84-Expression im Mäusehirn ebenfalls um 2–4,5 %. [ 14 ]

Die Deletion der lysosomalen sauren Lipase (Lal-/-) in Mäusen führte zu einer aberranten Expansion myeloischer Suppressorzellen (MDSCs) (>40 % im Blut und >70 % im Knochenmark), die aus einer dysregulierten Produktion myeloischer Vorläuferzellen im Knochenmark resultieren. Ly6G+ MDSCs in Lal-/- Mäusen zeigen eine starke Immunsuppression von T-Zellen, was zu einer beeinträchtigten T-Zell-Proliferation und -Funktion in vivo beiträgt. GPR84 war in den MDSCs von Lal-/- Mäusen 9,1-fach hochreguliert. GPR84 wird normalerweise in geringen Mengen in myeloischen Zellen exprimiert und kann in vitro durch Stimulation von Makrophagen oder Mikroglia mit LPS, TNFα oder PMA induziert werden. Eine erhöhte Expression von GPR84 wurde auch während der Demyelinisierungsphase des reversiblen Cuprizon-induzierten Demyelinisierungsmodells in Mäusen beobachtet. Schließlich zeigte sich auch, dass die GPR84-Expression sowohl in der normal erscheinenden weißen Substanz als auch in Plaques im Gehirn von Patienten mit Multipler Sklerose erhöht ist. Die Expression von GPR84 steigt in Ganzhirnproben von Mäusen mit experimenteller autoimmuner Enzephalomyelitis vor dem Ausbruch der klinischen Symptome an. [ 15 ] In kultivierten Mikroglia war die Expression von GPR84 als Reaktion auf simulierten Explosionsüberdruck um das 2,9-Fache erhöht. [ 16 ] Bei alternden TgSwe-Mäusen, die einem Schädel-Hirn-Trauma ausgesetzt waren, war GPR84 um das 6,3-Fache hochreguliert. [ 17 ] Die GPR84-Expression war in M1-Makrophagen, die aus atherosklerotischen Aortenläsionen von LDLR-/- Mäusen isoliert wurden, die mit einer westlichen Diät gefüttert wurden, um das 49,9-Fache erhöht. [ 18 ] GPR84 spielt eine wichtige Rolle bei der Regulation der Zytokin-Expression: CD4+ T-Zellen von GPR84-/- Mäusen zeigen eine erhöhte IL-4-Sekretion in Gegenwart von Anti-CD3- und Anti-CD28-Antikörpern; [ 19 ] GPR84 verstärkt die LPS-induzierte IL-12p40-Sekretion in RAW264.7-Zellen. [ 20 ] In einer aktuellen Studie untersuchten Nagasaki et al. 3T3-L1-Adipozyten in Kokultur mit RAW264.7-Zellen, um diese potenzielle Interaktion zu analysieren. [ 8 ]Die Kokultur von RAW264.7-Zellen erhöht die GPR84-Expression in 3T3-L1-Adipozyten, und die Inkubation mit Caprinsäure kann die TNFα-induzierte Adiponektin-Freisetzung hemmen. Adiponektin reguliert zahlreiche Stoffwechselprozesse im Zusammenhang mit Glukose und Fettsäuren, darunter die Insulinsensitivität und den Fettstoffwechsel. Darüber hinaus kann eine fettreiche Ernährung die GPR84-Expression erhöhen. Die Autoren vermuten, dass GPR84 den Zusammenhang zwischen Diabetes und Adipositas erklären könnte. Da Adipozyten in Gegenwart von Makrophagen Fettsäuren freisetzen, verhindert die erhöhte GPR84-Expression und ihre Stimulation die Freisetzung regulierender Hormone. Die Forschung zu GPR84 steht noch am Anfang und bedarf weiterer Untersuchungen im Kontext von Pathophysiologie und Immunregulation. Manche vermuten auch eine Rolle von GPR84 bei der Nahrungsaufnahme. GPR84 wird in der Magenkorpusmukosa exprimiert und dieser Rezeptor kann ein wichtiger luminaler Sensor für die Nahrungsaufnahme sein und wird höchstwahrscheinlich auf enteroendokrinen Zellen exprimiert, wo er die Freisetzung von Peptidhormonen, einschließlich der Inkretine Glucagon-like Peptide (GLP) 1 und 2, stimuliert. [ 21 ]

Liganden

Die Liganden für GPR84 deuten ebenfalls auf einen Zusammenhang zwischen Entzündung und der Wahrnehmung bzw. Regulation von Fettsäuren hin. Mittelkettige freie Fettsäuren (FFA) mit Kohlenstoffkettenlängen von C9 bis C14, wie Caprinsäure (C10:0), Undecansäure (C11:0) und Laurinsäure (C12:0), sind die potentesten beschriebenen endogenen Agonisten von GPR84 [ 20 ] . Kurzkettige und langkettige gesättigte und ungesättigte FFA, die in Monozyten/Makrophagen durch LPS induziert werden, aktivieren GPR84 nicht. Darüber hinaus verstärkt die Aktivierung von GPR84 in Monozyten/Makrophagen die LPS-stimulierte IL-12 p40-Produktion konzentrationsabhängig [ 20 ] . IL-12 spielt eine wichtige Rolle bei der Förderung der zellvermittelten Immunität zur Bekämpfung von Pathogenen, indem es T-Helfer-1-Antworten induziert und aufrechterhält sowie T-Helfer-2-Antworten hemmt. [ 20 ] Mittelkettige freie Fettsäuren (FFAs) hemmten die Forskolin-induzierte cAMP-Produktion und stimulierten die [35S]GTPγS-Bindung GPR84-abhängig. Die EC50-Werte für die mittelkettigen FFAs Caprinsäure, Undecansäure und Laurinsäure an GPR84 betrugen 4, 8 bzw. 9 mM im cAMP-Assay. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die GPR84-Aktivierung durch mittelkettige FFAs an einen Pertussistoxin-sensitiven Gi/o-Signalweg gekoppelt ist. Neben mittelkettigen FFAs wurde auch Diindolylmethan als GPR84-Agonist beschrieben. [ 20 ] Die Zielselektivität dieses Moleküls ist jedoch fraglich, da Diindolylmethan auch ein Modulator von Aryl-Kohlenwasserstoff-Rezeptoren ist. [ 22 ] In der Patentliteratur wird erwähnt, dass neben mittelkettigen freien Fettsäuren (FFAs) auch andere Substanzen wie 2,5-Dihydroxy-3-undecyl(1,4)benzochinon, Icosa-5,8,11,14-tetraynsäure und 5S,6R-Dihydroxy-icosa-7,9,11,14-tetraensäure (5S,6RdiHETE) Liganden von GPR84 sind. [ 23 ] Diese beiden letztgenannten Moleküle sprechen gegen die Aussage, dass langkettige FFAs keine Liganden von GPR84 sind. Basierend auf diesen Ergebnissen ist es wahrscheinlich, dass neben mittelkettigen FFAs auch einige langkettige FFAs endogene Liganden von GPR84 sein können. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um diese Hypothese zu bestätigen.

Klassifizierung von GPR84

Aufgrund seiner Bindung und Aktivierung durch mittelkettige Fettsäuren wurde GPR84 als mögliches Mitglied der Familie der freien Fettsäurerezeptoren identifiziert. [ 24 ] Allerdings wurde GPR84 bisher nicht als FFAR (Freie Fettsäurerezeptor) klassifiziert, möglicherweise weil Caprinsäure, die wirksamste mittelkettige Fettsäure zur Aktivierung von GPR84, hohe Konzentrationen (z. B. im mikromolaren Bereich) benötigt. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, nach anderen natürlich vorkommenden Substanzen zu suchen, die diesen Rezeptor stärker aktivieren als Capronsäure. [ 25 ] Bis dahin gilt GPR84 weiterhin als Orphan-Rezeptor , d. h. als ein Rezeptor, dessen natürlich vorkommender Aktivator bzw. dessen natürliche Aktivatoren unbekannt sind. [ 26 ]

Hauptmediator in pathologischen fibrotischen Prozessen

Es wurde vorgeschlagen, dass GPR84 ein wichtiger Mediator in pathologischen fibrotischen Prozessen ist. [ 27 ]

Drogen im Visier der Ermittlungen

Das Molekül GLPG1205 wurde vom belgischen Unternehmen Galapagos NV untersucht . Seine klinische Wirkung gegen entzündliche Erkrankungen wie chronisch-entzündliche Darmerkrankungen wurde 2015 in einer Phase-2-Proof-of-Concept-Studie an Patienten mit Colitis ulcerosa untersucht . Die im Januar 2016 veröffentlichten Ergebnisse zeigten eine gute Pharmakokinetik, Sicherheit und Verträglichkeit. Die angestrebte Wirksamkeit wurde jedoch nicht erreicht. Die Entwicklung von GLPG1205 für die Behandlung von Colitis ulcerosa wurde daher eingestellt. [ 28 ]

Das Molekül PBI-4050 , das die GPR84-Signalübertragung hemmt, wird vom kanadischen Biotechnologieunternehmen Prometic untersucht. Stand August 2018 gilt es weiterhin als vielversprechender Wirkstoff zur Behandlung verschiedener Fibroseformen und befindet sich in Phase-3-Studien. [ 27 ]

Referenzen

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Weiterführende Literatur