Die Rolle des Atemwegsepithels als Sensor der angeborenen Immunität

Das Atemwegsepithel bildet die Grenzfläche zwischen Körperinnerem und unserer Umwelt. Als physikalische Barriere verhindert es das Eindringen von Fremdkörpern und pathogenen Mikroorganismen. Verschiedene Studien der letzten Jahre haben gezeigt, dass Atemwegsepithelzellen ebenso wie klassische Immunz...

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Main Author: Hess, Christian
Contributors: Bals, Robert (Dr. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2007
Innere Medizin
Subjects:
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:Das Atemwegsepithel bildet die Grenzfläche zwischen Körperinnerem und unserer Umwelt. Als physikalische Barriere verhindert es das Eindringen von Fremdkörpern und pathogenen Mikroorganismen. Verschiedene Studien der letzten Jahre haben gezeigt, dass Atemwegsepithelzellen ebenso wie klassische Immunzellen in der Lage sind Bakterien zu erkennen und durch die Sekretion sowohl proinflammatorischer- als auch antimikrobieller Substanzen aktiv an der Infektionsabwehr beteiligt sind. Durch seine Funktion ist das Atemwegsepithel ständig einer Vielzahl an Keimen ausgesetzt. Bemerkenswert ist, dass nicht durch jeden Kontakt eine Entzündungsreaktion ausgelöst wird. Es muss also Mechanismen geben, durch welche die Reaktionsfähigkeit des Epithels reguliert wird. Makrophagen sind in der Lage durch die Sekretion verschiedener Zytokine die Reaktion anderer Zellen zu modulieren. Das Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, welchen Einfluss Makrophagen auf die Reaktionsfähigkeit der Epithelzellen bei einer bakteriellen Infektion haben. Die vorliegende Studie ergab, dass Atemwegsepithelzellen in der Ko-Kultur mit Makrophagen deutlich stärker auf die Stimulation mit Bakterien reagieren. Die Abgabe proinflammatorischer Zytokine durch die Epithelzellen wurde merklich verstärkt. Es konnte weiterhin nachgewiesen werden, dass die gesteigerte Reaktion des Atemwegsepithels auf eine erhöhte Expression der für die Erkennung von grampositiven und gramnegativen wichtigen Rezeptoren TLR2 und TLR5 zurückzuführen ist. Versuche mit dem Medium kultivierter Makrophagen zeigten, dass für diesen Effekt von Makrophagen sezerniertes TNF-α verantwortlich ist. Durch einen antimikrobiellen Assay konnte darüber hinaus belegt werden, dass Makrophagen durch die Abgabe von proinflammatorischen Zytokinen (TNF-α, IL1-β) auch die antibakterielle Aktivität des Atemwegsepithels deutlich verstärken. Mit der Atemluft gelangen aber nicht nur einzellige Keime, wie Bakterien und Viren in die Lunge. Das Atemwegsepithel wird täglich mit komplexeren Pathogenen wie z. B. Pilzsporen konfrontiert. Über die Fähigkeit von Atemwegsepithelzellen auf Pilzsporen zu reagieren ist nur wenig bekannt. Der Schimmelpilz Aspergillus fumigatus ist der Auslöser verschiedener schwerwiegender Erkrankungen der Atemwege. Aus diesem Grund wurde die Reaktion des Atemwegsepithels auf diesen Erreger untersucht. Es zeigte sich, dass Atemwegsepithelzellen auf ruhende- jedoch nicht auf auskeimende Sporen (Konidien) oder Myzel von A. fumigatus reagieren. Diese Reaktion ist gekennzeichnet durch eine starke Induktion der IFN-β-Expression sowie der Expression Interferon induzierbarer Gene. Die Charakterisierung dieser Reaktion ergab, dass für die Erkennung die Aufnahme der Konidien durch die Epithelzellen notwendig ist. Im weiteren Verlauf konnte gezeigt werden, dass die beobachtete Reaktion auf doppelsträngige RNA aus den Konidien zurückzuführen ist, und dass diese über TLR3 erkannt wird. Die Ergebnisse zeigen, dass die Fähigkeit des Atemwegsepithel auf eine bakterielle Infektion zu reagieren durch Makrophagen verstärkt werden kann. Die Daten geben zudem einen Einblick in das komplexe Zusammenspiel der an der Immunantwort beteiligten Zellen. Die Reaktion der Epithelzellen auf die Konidien von Aspergillus fumigatus verdeutlicht zudem, dass das Atemwegsepithel auch einen effektiven Schutz vor komplexeren Pathogenen, wie Pilzsporen bietet und darüber hinaus aktiv an deren Erkennung beteiligt ist.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2007.0347