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Zinc supplementation reduces the formation of neutrophil extracellular traps by decreasing the expression of peptidyl arginine deiminase 4

Cheng, Jianan^RWTH*

2025

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Jianan Cheng

ImpressumAachen 2025

Umfang11 Blätter : Illustrationen

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2025

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Rink, Lothar (Thesis advisor)^RWTH* ; Wessels, Inga (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2025-09-03

Einrichtungen

1. Institut und Lehr- und Forschungsgebiet Immunologie (525501-2 ; 924820)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Neutrophile spielen eine entscheidende Rolle bei der unmittelbaren Abwehr von Infektionen. Allerdings kann ihre Deregulierung, wie sie bei rheumatoider Arthritis beobachtet wird, auch zu Gewebeschäden führen. Frühere Studien weisen darauf hin, dass eine Zinkergänzung bestimmte Funktionen von Neutrophilen verändern kann. Die genauen zugrunde liegenden Mechanismen sowie mögliche Auswirkungen eines Zinkmangels sind jedoch noch nicht vollständig geklärt. Das Ziel dieser Studie bestand darin, die Auswirkungen der Zinkhomöostase auf die Bildung von extrazellulären Neutrophilenfallen (NETs) und andere grundlegende Neutrophilenfunktionen zu untersuchen. Wir verwendeten Interleukin (IL)-17 und Tumornekrosefaktor (TNF)-α, um die entzündliche Umgebung zu simulieren, die bei Autoimmunerkrankungen beobachtet wird. Anschließend analysierten wir den Einfluss verschiedener extrazellulärer Zinkkonzentrationen auf die Freisetzung von NETs mithilfe eines Fluoreszenzplattenlesegeräts sowie auf die Expression von Peptidylarginin-Deiminase 4 (PAD4), S100A8/A9 und bestimmten Zytokinen mittels PCR und Western Blot. Unsere Forschung zeigt, dass eine Zinkergänzung die Bildung von NETs erheblich reduziert, was zu einer Herunterregulierung der PAD4-Expression führen kann. Darüber hinaus führte die Zinkergänzung zu einer erhöhten Expression des Interleukin-1-Rezeptor-Antagonisten (IL-1RA) und IL-8.Die Ergebnisse zeigen, dass Veränderungen in der extrazellulären Zinkverfügbarkeit die Funktionen von Neutrophilen beeinflussen können. Daher ist die Aufrechterhaltung eines angemessenen Zinkspiegels von entscheidender Bedeutung für die Aufrechterhaltung der Funktion der angeborenen Immunität.

Neutrophils play a decisive role during the immediate defense against infections. However, their deregulation, as observed during rheumatoid arthritis, can also cause tissue damage. Previous studies indicate that zinc supplementation may alter certain neutrophil functions. However, the precise underlying mechanisms as well as possible effects of zinc deficiency remain incompletely understood. The objective of this study was to investigate the effects of zinc homeostasis on formation of neutrophil extracellular traps (NETs) and other fundamental neutrophil functions. We used interleukin (IL)-17 and tumor necrosis factor (TNF)-α to simulate the inflammatory environment observed in autoimmune diseases. Subsequently, we analyzed the impact of different extracellular zinc concentrations on the release of NETs, using a fluorescence plate reader, as well as on the expression of peptidylarginine deiminase 4 (PAD4), S100A8/A9 and certain cytokines by PCR and western blot. Our research shows that zinc supplementation significantly reduces NETs formation, which may involve downregulation PAD4 expression. Additionally, zinc supplementation resulted in increasing the expression of interleukin-1 receptor antagonist (IL-1RA) and IL-8. The results demonstrate that changes in extracellular zinc availability can influence the functions of neutrophils. Therefore, maintaining an appropriate zinc level is crucial for preserving the function of innate immunity.

Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis

Format
print

Sprache
English

Externe Identnummern
HBZ: HT031277591

Interne Identnummern
RWTH-2025-07841
Datensatz-ID: 1018423

Beteiligte Länder
Germany