@phdthesis{Dennstaedt2020,
  author    = {Dennst{\"a}dt, Fabio Stefan},
  title     = {Modulation CD4+ humaner Treg- und Tconv-Zellen durch Inhibition der sauren Sphingomyelinase in vitro},
  doi       = {10.25972/OPUS-20542},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-205420},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Die saure Sphingomyelinase (ASM) stellt durch die Umwandlung von Sphingomyelin in Ceramid und Phosphorylcholin ein zentrales, fein reguliertes Enzym im Sphingolipidmetabolismus dar. Dadurch nimmt es Einfluss auf verschiedene zellul{\"a}re Mechanismen wie Signalvermittlung, Endo- und Exozytose und Zellaktivierung. Dementsprechend weitreichend ist auch die Bedeutung der ASM bei verschiedenen Krankheiten wie Arteriosklerose, Depression oder Neoplasien. Auch auf das Immunsystem, insbesondere auf die Signalvermittlung durch T-Zellen innerhalb des adaptiven Immunsystems, nimmt die saure Sphingomyelinase Einfluss. Aufbauend auf fr{\"u}heren Forschungsarbeiten zur pharmakologischen und genetischen Hemmung der ASM im Mausmodell untersuchten wir, welche Auswirkungen die Hemmung dieses Enzyms in humanen Zellkulturen auf die Population regulatorischer und konventioneller T-Zellen haben. Hierzu verwendeten wir die beiden selektiven Serotonin-Wiederaufnahmehemmer Sertralin und Citalopram; zwei antidepressiv wirksame Medikamente, die durch eine Verdr{\"a}ngung der ASM von der lysosomalen Membran eine hemmende Wirkung aus{\"u}ben. Wir konnten zeigen, dass diese beiden Substanzen sowohl in Maus-T-Zellen, als auch in humanen T-Zellen, in der Lage sind, die Aktivit{\"a}t der sauren Sphingomyelinase zu inhibieren. Durch Kultivierung von Immunzellen der Maus zusammen mit den Inhibitoren konnte dar{\"u}ber hinaus eine Erh{\"o}hung der Treg-Zellfrequenz erreicht werden. Verschiedene Zellkulturexperimente mit humanen PBMCs zeigten weiterhin, dass unter gewissen Umst{\"a}nden so auch eine Vermehrung regulatorischer T-Zellen im Menschen m{\"o}glich ist, und dass dies mutmaßlich durch Einbindung der ASM im CD3/CD28-Signalweg bedingt ist. In mit AntiCD3-Antik{\"o}rper stimulierten experimentellen Ans{\"a}tzen kam es jedoch nur bei einzelnen Individuen, die als Responder identifiziert werden konnten, zu einer Treg-Zellvermehrung. Umgekehrt kam es durch externe Zugabe von C6-Ceramid zu einer Verringerung des Anteils an regulatorischen T-Zellen. Des Weiteren wurden verschiedene Ver{\"a}nderungen im Expressionsverhalten von Treg- und Tconv-Zellen bez{\"u}glich CD25, CD69 und CTLA-4 in Anwesenheit der ASMInhibitoren beobachtet. Weiterhin best{\"a}tigte sich, dass die pharmakologische Hemmung der sauren Sphingomyelinase auch Auswirkungen auf die Effektorfunktion von T-Zellen hat. W{\"a}hrend die Proliferation der Zellen weitgehend unbeeintr{\"a}chtigt blieb, kam es zu einer verringerten Sekretion der Zytokine IFN-gamma, TNF, IL-5 und IL-10. In ihrer Gesamtheit sprechen diese Ergebnisse daf{\"u}r, dass Inhibitoren der sauren Sphingomyelinase beg{\"u}nstigend auf Krankheitsgeschehen mit {\"u}berschießender oder dysregulierter Aktivit{\"a}t des Immunsystems einwirken k{\"o}nnten. Immunmodulatorischen Wirkungen durch Inhibition der ASM erkl{\"a}ren m{\"o}glicherweise auch Einfl{\"u}sse auf das Immunsystem, die f{\"u}r verschiedene Antidepressiva beschrieben wurden. Insgesamt ist die Bedeutung der sauren Sphingomyelinase innerhalb der Regulation des adaptiven Immunsystems jedoch noch ein weitgehend ungekl{\"a}rtes Thema mit vielen offenen Fragen. Daher ist auch in Zukunft weitere klinische und experimentelle Forschung erforderlich, um zu kl{\"a}ren, welchen Einfluss dieses Enzyms auf Immunzellen hat und wie sich dieser auch klinisch anwenden l{\"a}sst.},
  subject      = {T-Lymphozyt},
  language  = {de}
}
@article{WieseDennstaedtHollmannetal.2021,
  author    = {Wiese, Teresa and Dennst{\"a}dt, Fabio and Hollmann, Claudia and Stonawski, Saskia and Wurst, Catherina and Fink, Julian and Gorte, Erika and Mandasari, Putri and Domschke, Katharina and Hommers, Leif and Vanhove, Bernard and Schumacher, Fabian and Kleuser, Burkard and Seibel, J{\"u}rgen and Rohr, Jan and Buttmann, Mathias and Menke, Andreas and Schneider-Schaulies, J{\"u}rgen and Beyersdorf, Niklas},
  title     = {Inhibition of acid sphingomyelinase increases regulatory T cells in humans},
  series = {Brain Communications},
  volume    = {3},
  journal   = {Brain Communications},
  number    = {2},
  doi       = {10.1093/braincomms/fcab020},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-259868},
  year      = {2021},
  abstract  = {Genetic deficiency for acid sphingomyelinase or its pharmacological inhibition has been shown to increase Foxp3\(^+\) regulatory T-cell frequencies among CD4\(^+\) T cells in mice. We now investigated whether pharmacological targeting of the acid sphingomyelinase, which catalyzes the cleavage of sphingomyelin to ceramide and phosphorylcholine, also allows to manipulate relative CD4\(^+\) Foxp3\(^+\) regulatory T-cell frequencies in humans. Pharmacological acid sphingomyelinase inhibition with antidepressants like sertraline, but not those without an inhibitory effect on acid sphingomyelinase activity like citalopram, increased the frequency of Foxp3\(^+\) regulatory T cell among human CD4\(^+\) T cells in vitro. In an observational prospective clinical study with patients suffering from major depression, we observed that acid sphingomyelinase-inhibiting antidepressants induced a stronger relative increase in the frequency of CD4\(^+\) Foxp3\(^+\) regulatory T cells in peripheral blood than acid sphingomyelinase-non- or weakly inhibiting antidepressants. This was particularly true for CD45RA\(^-\) CD25\(^{high}\) effector CD4\(^+\) Foxp3\(^+\) regulatory T cells. Mechanistically, our data indicate that the positive effect of acid sphingomyelinase inhibition on CD4\(^+\) Foxp3\(^+\) regulatory T cells required CD28 co-stimulation, suggesting that enhanced CD28 co-stimulation was the driver of the observed increase in the frequency of Foxp3+ regulatory T cells among human CD4\(^+\) T cells. In summary, the widely induced pharmacological inhibition of acid sphingomyelinase activity in patients leads to an increase in Foxp3+ regulatory T-cell frequencies among CD4\(^+\) T cells in humans both in vivo and in vitro.},
  language  = {en}
}
@article{HollmannWieseDennstaedtetal.2019,
  author    = {Hollmann, Claudia and Wiese, Teresa and Dennst{\"a}dt, Fabio and Fink, Julian and Schneider-Schaulies, J{\"u}rgen and Beyersdorf, Niklas},
  title     = {Translational approaches targeting ceramide generation from sphingomyelin in T cells to modulate immunity in humans},
  series = {Frontiers in Immunology},
  volume    = {10},
  journal   = {Frontiers in Immunology},
  number    = {2363},
  issn      = {1664-3224},
  doi       = {10.3389/fimmu.2019.02363},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-198806},
  year      = {2019},
  abstract  = {In T cells, as in all other cells of the body, sphingolipids form important structural components of membranes. Due to metabolic modifications, sphingolipids additionally play an active part in the signaling of cell surface receptors of T cells like the T cell receptor or the co-stimulatory molecule CD28. Moreover, the sphingolipid composition of their membranes crucially affects the integrity and function of subcellular compartments such as the lysosome. Previously, studying sphingolipid metabolism has been severely hampered by the limited number of analytical methods/model systems available. Besides well-established high resolution mass spectrometry new tools are now available like novel minimally modified sphingolipid subspecies for click chemistry as well as recently generated mouse mutants with deficiencies/overexpression of sphingolipid-modifying enzymes. Making use of these tools we and others discovered that the sphingolipid sphingomyelin is metabolized to ceramide to different degrees in distinct T cell subpopulations of mice and humans. This knowledge has already been translated into novel immunomodulatory approaches in mice and will in the future hopefully also be applicable to humans. In this paper we are, thus, summarizing the most recent findings on the impact of sphingolipid metabolism on T cell activation, differentiation, and effector functions. Moreover, we are discussing the therapeutic concepts arising from these insights and drugs or drug candidates which are already in clinical use or could be developed for clinical use in patients with diseases as distant as major depression and chronic viral infection.},
  language  = {en}
}