Abstract
Aim Activation of immune cells leads to enhanced glucose uptake that can be visualized
by [18]F-Fluorodeoxyglucose ([18]F-FDG) positron emission tomography/computed tomography (PET/CT). Dendritic cells
(DC) are essential for the function of the adaptive immune system. In contrast to
other immune cells metabolic changes leading to an increase of [18]F-FDG uptake are poorly investigated. Here, we analysed the impact of different DC
activation pathways on their [18]F-FDG uptake. This effect was then used to radiolabel DC with [18]F-FDG and track their migration in vivo.
Methods DC were generated from bone marrow progenitors (BMDC) or isolated from spleens (SPDC)
of C57BL/6 mice. After stimulation with the TLR ligands LPS and CpG or anti-CD40 antibody
for up to 72 hours activation markers and glucose transporters (GLUTs) were measured
by flow cytometry. Uptake of [18]F-FDG was measured by gamma-counting. DC lysates were analysed for expression of
glycolysis relevant proteins by mass spectrometry (MS). [18]F-FDG-labeled DC were injected into footpads of mice to image DC migration.
Results BMDC and SPDC showed strong upregulation of activation markers predominantly 24 hours
after TLR stimulation followed by higher uptake of [18]F-FDG. In line with this, the expression of GLUTs was upregulated during the course
of activation. Furthermore, MS analyses of DC lysates revealed differential regulation
of glycolysis relevant proteins according to the stimulatory pathway. As a proof of
principle, DC were labeled with [18]F-FDG upon activation to follow their migration in vivo via PET/MRI.
Conclusion Immune stimulation of DC leads to enhanced [18]F-FDG uptake into DC, representing the typical shift to aerobic glycolysis in immune
cells after activation.
Zusammenfassung
Ziel Aktivierung von Immunzellen führt zu einer erhöhten Zuckeraufnahme, die durch [18]F-FDG-PET/CT dargestellt werden kann. Dendritische Zellen (DC) sind essentiell für
die Funktion des adaptiven Immunsystems. Im Gegensatz zu anderen Immunzellen sind
metabolische Veränderungen, die zu einer Erhöhung der [18]F-FDG Aufnahme führen nur wenig untersucht. In dieser Studie wurde der Einfluss verschiedener
DC-Aktivierungswege auf ihre [18]F-FDG Aufnahme untersucht. Dieser Effekt wurde dann genutzt, um DC mit [18]F-FDG zu markieren und ihre Migration in vivo zu verfolgen.
Methoden DC wurden entweder aus Knochenmarksvorläufern generiert (BMDC) oder aus Milzen von
C57BL/6 Mäusen isoliert (SPDC). NAch Stimulation mit den TLR Liganden LPS und CpG
oder anti-CD40 Antikörper über 72 Stunden wurden Aktivierungsmarker und Glukosetransporter
(GLUTs) durchflusszytometrisch analysiert. Die [18]F-FDG Aufnahme wurde im Gamma-Counter gemessen. DC Lysate wurden auf Expression Glykolyse-relevanter
Proteine mittels MAssenspektrometrie (MS) untersucht. [18]F-FDG markierte DC wurden in die Fußsohle von Mäusen injiziert, um deren Migration
in vivo bildgebend darzustellen.
Ergebnisse BMDC und SPDC zeigten vor allem 24 Stunden nach TLR Stimulation eine starke Aufregulation
von Aktivierungsmarkern, gefolgt von einer erhöhten [18]F-FDG Aufnahme. Gleichzeitig war auch die GLUT Expression hochreguliert. Die MS-Analyse
der DC-Lysate zeigte eine differentielle Regulation von Glykolyse-relevanten Proteinen,
die mit dem Stimulationsweg einherging. Als Proof of Principle wurden aktivierte DC
mit [18]F-FDG markiert, um ihre Migration in vivo mittels PET/MR zu verfolgen.
Schlussfolgerung Immunstimulation dendritischer Zellen führt zu einer erhöhten [18]F-FDG Aufnahme, was den typischen Shift zur aeroben Glykolyse in aktivierten Immunzellen
wiederspiegelt.
Key words
dendritic cells - [
18]F-FDG uptake - metabolism - glucose transporter - immune system
Schlüsselwörter
dendritische Zellen - [
18]F-FDG Aufnahme - Metabolismus - Glukosetransporter - Immunsystem
