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Titel:Cathelicidin regulates homeostasis of innate immune responses
Autor:Alalwani, Mohamad Sadek
Weitere Beteiligte: Bals, Robert ( Pro. Dr. Dr.)
Veröffentlicht:2009
URI:https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2009/0656
DOI: https://doi.org/10.17192/z2009.0656
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2009-06562
DDC: Medizin, Gesundheit
Titel(trans.):Cathelicidin reguliert die Homeostase der angeborenen Immunantwort
Publikationsdatum:2009-11-24
Lizenz:https://rightsstatements.org/vocab/InC-NC/1.0/

Dokument

Schlagwörter:
Neutrophile, Antimikrobieller Wirkstoff, Granulozyt, Emphysem, Neutrophils, Cathelicidin, Innate immune system, Angeborene Immunantwort, Lunge, Immunreaktion, Lungenverletzung, Cathelicidin

Summary:
Das menschliche antimikrobielle Peptid Cathelicidin fungiert als Effektor- Molekül des angeborenen Immunsystems mit direkten antimikrobiellen und immunmodulatorischen Funktionen. LL-37 ist das einzige Cathelicidin des Menschen. Ziel dieser Studie war es zu prüfen, ob Cathelicidin die Antwort neutrophiler Granulozyten auf mikrobielle Stimulation moduliert. Wir untersuchten außerdem, ob bei akutem Lungenversagen, dass durch Naphthalin induziert wurde, die Anwesenheit von Cathelicidin das Auftreten eines Lungenemphysems reduziert und die Regenerationsfähigkeit pulmonaler Epithelzellen erhöht. Neutrophile Granulozyten wurden mit LPS, Staphylococcus aureus und Pseudomonas aeruginosa nach Inkubation mit LL-37 stimuliert. Die Zytokin-Produktion wurde per ELISA gemessen. Die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) von Neutrophilen wurde über Luminometrie und ein Flowzytometrsche Methoden bestimmt. Neutrophile wurden aus dem Peritoneum von CRAMP defizienten und Wildtyp-Mäusen isoliert und mit LPS stimuliert. TNF-a wurde per ELISA im Überstand gemessen. Die Inkubation mit LL-37 führt zu einer deutlich verringerten Freisetzung von proinflammatorischen Zytokinen durch humane Neutrophile, die mit TLR-Liganden oder ganzen Bakterien angeregt wurden. Ein Lungenemphysem wurde in Mäusen durch intratracheae Installation von Elastase induziert und die Induktion des Emphysem über morphologische Parameter wie den mittleren linear Intercept (Lm) analysiert. Um zu testen, ob Cathelicidin die Regenerationsfähigkeit von Lungengewebe erhöht, wurde eine selektive Schädigung muriner bronchiolärer Clara-Zellen durch Naphthalin induziert. Die Regenerationsfähigkeit von Clara-Zellen wurden durch Bestimmung der Zellzahl immunhistochemische Färbungen für CC10-Protein bestimmt. LL-37 induziert die Produktion von ROS und die zunehmende Phagozytose von Bakterien in Neutrophile. Neutrophile aus CRAMP-defizienten Mäusen gegeben deutlich mehr TNF-a nach LPS-Stimulation frei und weisen eine verringerte antimikrobielle Aktivität im Vergleich zu Neutrophilen aus Wildtyp-Tiere auf. Das Fehlen von Cathelicidin in CRAMP defizienten Mäusen führt zu signifikant verringerter Regenerationsfähigkeit von Epithelzellen der Atemwege und begünstigt die Entstehung eines durch Elastase induzierten Lungenemphysems. Zusammenfassend ist festzustellen, dass LL-37 die Reaktion verschiedener Mechanismen des angeborenen Immunsystems moduliert, die an der Gewebshomöostase und der Entstehung von Entzündungen beteiligt sind. Cathelicidin steuert die Freisetzung von Entzündungsmediatoren bei gleichzeitiger Erhöhung der antimikrobiellen Aktivität neutrophiler Granulozyten antimikrobielle Aktivität.

Zusammenfassung:
The human antimicrobial peptide cathelicidin acts as effector molecule of the innate immune system with direct antimicrobial and immunomodulatory functions. The aim of this study was to test whether the cathelicidin LL-37 modulates the response of neutrophils to microbial stimulation. Furthermore we wanted to investigate whether the presence of cathelicidin reduces pulmonary emphysema and enhances of pulmonary epithelial repair after acute lung injury induced by naphthalene. Human neutrophils were stimulated with LPS, Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa following incubation with LL-37. Cytokine release was measured by ELISA. Reactive Oxygen Species (ROS) production of neutrophils was determined by luminometric and a flow cytometric methods. Peritoneal mouse neutrophils isolated from CRAMP deficient and wildtype animals were treated with LPS and TNF-a was measured in the supernatant by ELISA. Antimicrobial activity of neutrophils was detected by incubating neutrophils isolated from CRAMP knockout and wildtype mice with bacteria. Pulmonary emphysema was induced in mice by intratracheal instillation of elastase and induction of emphysema was evaluated depending on morphological parameter like mean linear intercept (Lm). To test whether cathelicidin enhances lung tissue repair, a selective injury was induced to mouse nonciliated bronchiolar epithelial cells (clara) with naphthalene. The repair of clara cells were determined by immunohistochemical staining for CC10 protein. Incubation with LL-37 significantly decreased the release of proinflammatory cytokines from human neutrophils stimulated with TLR ligands or whole bacteria. LL-37 induced the production of ROS and the increased engulfment of bacteria into neutrophils. Neutrophils from CRAMP deficient mice released significantly more TNF-a after LPS stimulation and showed decreased antimicrobial activity as compared to cells from wildtype animals. Absence of cathelicidin in CRAMP deficient mice decreases significantly the repair of airway epithelium and increases the induction of pulmonary emphysema-induced by application of elastase. In conclusion, LL-37 modulates the response of various innate immune mechanisms involved in tissue homeostasis and inflammation. Cathelicidin controls the release of inflammatory mediators while increasing neutrophils antimicrobial activity.


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