Effects of Genotoxic Stress on Macrophage Phenotype and Phagocytic Capacity

Feldkötter, Henning Dieter (2020). Effects of Genotoxic Stress on Macrophage Phenotype and Phagocytic Capacity. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

The tumor microenvironment (TME) plays an important role in the genesis, progression and metastasis of malignancies. One of the key players in the TME are macrophages, referred to as tumor associated macrophages (TAMs). As macrophages are a very heterogenic group, their impact on disease progression and outcome varies strongly depending on the tumor entity. In most cases, TAMs are mainly associated with a poor prognosis in regard to tumor progression, therapy efficacy and disease relapse after treatment. Previous work from this laboratory could show that the application of genotoxic stress in form of a low dose treatment with a alkylating agent, Mafosfamide, induced an increase in the phagocytic capacity of macrophage cell lines as well as primary murine macrophages in vitro. This stimulatory effect was observed in an assay, which evaluated opsonised Fc-receptor (FcR) mediated phagocytosis, utilizing Phycoerythrin (PE) labelled latex beads as well as green fluorescent protein (GFP) labelled humanized lymphoma cells as engulfment targets. Opsonization was ensured through the addition of monoclonal therapeutic antibodies. In addition, it was observed that stressed macrophages undergo morphological changes, which upon treatment with Mafosfamide and Doxorubicin led to an increase in size as well as granularity, detected by confocal microscopy and flow cytometry. In this work, an increase in opsonised FcR-independent as well as nonopsonised phagocytic capacity of macrophages in vitro, caused by chemotherapy treatment, was observed. Interestingly, this effect was induced by either Mafosfamide or Doxorubicin treatment, mirroring the effect both chemotherapeutics had on opsonised FcR-dependent phagocytosis. Furthermore, for Mafosfamide this seemed to be caused by direct effects of the chemotherapeutic on the macrophages. The mechanism of action observed under Doxorubicin treatment differed from Mafosfamide in that it induced increased phagocytosis via both direct and indirect treatment.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

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Einfluss von genotoxischem Stress auf Phänotyp und phagozytische Kapazität von Makrophagen	German

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Abstract

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Das Tumormikromilieu spielt eine entscheidende Rolle bei der Entstehung, dem Fortschreiten und der Metastasierung von malignen Erkrankungen. Makrophagen sind eine der zentralen Zellen im Tumormikromilieu und werden als Tumor-assoziierte Makrophagen (TAMs) bezeichnet. Makrophagen sind ein hoch heterogener Zelltyp, dessen Einfluss auf Fortschritt und Ausgang einer Krebserkrankung stark von der jeweiligen Art der malignen Erkrankung abhängt. Jedoch sind TAMs meistens mit einer schlechten Prognose bezüglich Krankheitsentwicklung, Therapieeffektivität und Wiederauftreten der malignen Erkrankung assoziiert. Interessanterweise konnte die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Pallasch nachweisen, dass die Schädigung der DNA durch niedrig dosierte Alkylanzien, wie Mafosfamide, eine höhere Phagozytoserate in Makrophagen-Zelllinien, sowie primären murinen Makrophagen induziert. Diese Stimulation wurde in einem Experiment, welches opsonisierte Fc-Rezeptor (FcR) vermittelte Phagozytose misst, beobachtet. In diesem Experiment wurden PE markierte Latexkügelchen und GFP markierte humanisierte Lymphom Zellen als Phagozytoseziele benutzt, sowie, um die Opsonierung zu garantieren, monoklonale Antikörper hinzugefügt. Ebenso wurde beobachtet, dass behandelte Makrophagen sich morphologisch verändern. Unter der Behandlung mit Mafosfamide oder Doxorubicin nahm die Zellgröße und -granularität zu, was mittels eines Konfokalmikroskops und Durchflusszytometrie nachgewiesen wurde. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass opsonierte FcR-unabhängige Phagozytose und nicht opsonierte Phagozytose, durch Makrophagen, ebenfalls mittels Chemotherapie erhöht werden kann. Dieser Effekt wurde durch Mafosfamideund Doxorubicinbehandlung hervorgerufen, wie es auch für opsonierte Fcabhängige Phagozytose beobachtet wurde. Bei Mafosfamide war dieser Effekt abhängig von der direkten Behandlung von Makrophagen mit dem Chemotherapeutikum. Der Effekt von Doxorubicin wurde jedoch bei direkter, sowie indirekter Behandlung, mittels konditioniertem Mediums, beobachtet.

German

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