opus:2400 Das Epithel der Atemwege stellt einen direkten Kontakt zwischen dem Blutkreislauf und der eingeatmeten Luft her. Das Epithel der Atemwege ist ein Teil des angeborenen Immunsystems und bildet, zusammen mit löslichen Faktoren, einen wirksamen Schutz gegen die Besiedlung pathogener Mikroorganismen. Extrinsische Faktoren wie Umweltverschmutzung und Zigarettenrauch, oder intrinsische Faktoren wie eine allergische Entzündung können das angeborene Immunsystem in seiner Funktion schwächen und damit zu einer Erkrankung beitragen. Raucher erkranken zu einem höheren Prozentsatz an Infektionen der Lunge, außerdem ist Zigarettenrauch ein Hauptrisikofaktor für die Entwicklung einer COPD. Die Mechanismen, die dieser erhöhten Suszeptibilität zu Grunde liegen, sind weitgehend unklar. Das Ziel dieser Arbeit ist die Charakterisierung des Einflusses von Zigarettenrauch auf das angeborene Immunsystem der Lunge im Rahmen einer bakteriellen Infektion. Im Sputum von rauchenden Pneumoniepatienten wurden geringere Konzentrationen des antimikrobiellen Peptids hBD-2 gefunden, als bei nicht rauchenden Patienten. Dieses Ergebnis konnte in einem in vitro Berauchungsmodell mit primären humanen Atemwegsepithelzellen bestätigt werden. Dabei wurde die Expression von hBD-2 nach der Infektion mit P.aeruginosa PAOI signifikant durch Zigarettenrauch unterdrückt, was mit einer verringerten Konzentration von hBD-2 und einem besseren Überleben der Bakterien korrelierte. Die Produktion proinflammatorischer Zytokine wurde durch Zigarettenrauch nicht beeinflusst. Die Behandlung der Zellen mit Katalase vor und während des Berauchens konnte die Induktion von hBD-2 durch P.aeruginosa zum Teil wieder herstellen. Da Katalase als Antioxidanz die Funktion des angeborenen Immunsystems beeinflusst, wurde die Expression einzelner Proteine des antioxidativen Systems der Zellen in Abhängigkeit von Zigarettenrauch und bakterieller Stimulation untersucht. Zigarettenrauch induzierte die Expression von Thioredoxin-1; MnSOD wurde nur durch die Infektion mit P.aeruginosa hochreguliert. Da andere Gruppen bereits zeigen konnten, dass Inhaltsstoffe von Zigarettenrauch die antioxidativ wirksamen Proteine in ihrer Funktion beeinträchtigen können und direkten Einfluss auf die Aktivierung von Transkriptionsfaktoren haben, wurde die Expression von Proteinen untersucht, die mit Zellstress assoziiert sind. Die Chaperone Hsp-70 und Hsp-90 spielen bei der Proteinfaltung und dem Proteintransport eine Rolle. Ihre Expression wird allerdings auch durch Hitzestress oder chemisch hervorgerufenen Stress induziert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Expression von Hsp-70 durch Zigarettenrauch signifikant induziert und konnte durch Katalase reduziert werden. Des weiteren zeigte sich, daß durch Zigarettenrauch die Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-κB nach der Stimulation mit P.aeruginosa verhindert wird. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass das antimikrobielle Peptid hBD-2 eine wichtige Rolle bei der Reaktion des angeborenen Immunsystems der Lunge spielt. Seine Expression nach bakterieller Stimulation wird durch Zigarettenrauch verhindert und kann durch Katalase wieder verstärkt werden. Der zu Grunde liegende Mechanismus beinhaltet eine Inhibition der Aktivierung von NF-κB p65 durch Zigarettenrauch nach bakterieller Stimulation. Da die Abgabe der Zytokine IL-6 und IL-8 durch Zigarettenrauch nicht beeinflusst wird, ist anzunehmen, dass die Expression dieser Zytokine nur zum Teil durch NF-κB reguliert wird. doctoralThesis Rauchen supprimiert das angeborene Immunsystem 2009 Zigarettenrauch Lunge 2009-07-03 urn:nbn:de:hebis:04-z2009-04236 Background: Smoking increases the susceptibility to pulmonary infection and is a risk factor for the development of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). We postulated that cigarette smoke (CS) suppresses the activation of the innate immune system in response to bacterial infection. Methods: With sensitive ex-vivo analysis we measured the level of the endogenous antibiotic peptide human beta-defensin-2 (hBD-2) in pharyngeal washing fluids and sputum of patients with community acquired pneumonia. The regulation of antibacterial host defense molecules was studied in vitro. The effect of CS on the antibacterial activity of differentiated airway epithelium and the expression of host defense molecules was studied in an infection model in vitro. Results: Current or former smoking was associated with significantly reduced hBD-2 levels in pharyngeal washing fluid and sputum from patients with acute pneumonia. Exposure of airway epithelium to smoke in vitro inhibited the induction of hBD-2 by bacteria. This correlated with decreased antimicrobial activity and concentration of hBD-2. Katalase as an antioxidant enzyme was able to restore the expression of hBD-2 after CS exposure and bacterial stimulation in part. After bacterial stimulation also increased concentrations of the cytokine IL-6 and the chemokine IL-8 were measured. The expression of theses cytokines was not influenced by CS exposure. Since hBD-2 and IL-6 or IL-8 are NF-kB dependent proteins, the activation of the canonical NF-kB pathway after cigarette exposure and bacterial stimualtion was investigated. After bacterial stimualtion a clear nuclear localization and activation of p65 was measured, that was abrogated by previous CS exposure. CS contains numerous reactive and toxic components and it is known that cellular stress may interfere with the activation of p65. CS exposure induces the expression of heat shock protein-70 (Hsp-70), -90a (Hsp-90a) and -90b (Hsp-90b). The expression of Hsp-70 could be reduced by treatment with Katalase, that correlates with the increased hBD-2 expression. Conclusion: Smoke exposure suppresses the induction of epithelial antibacterial host defenses. These findings directly link smoking with increased susceptibility to infection. The underlaying mechanimsms may be the reduced expression of hBD-2 due to a suppressed activation of p65. The reduced expression of p65 may be caused by increased oxidative and cellular stress induced by chemicals from cigarette smoke. This mechanism may be important in the pathogenesis of pneumonia and COPD. Antibakterielle Peptide Medizin Angeborene Immunität Antimicrobial peptide Suppression of pulmonary innate host defence in smokers Herr, Christian Herr Christian Obstruktive Ventilationsstörung Defensin 2009-07-03 2011-08-10 Publikationsserver der Universitätsbibliothek Marburg Universitätsbibliothek Marburg Innere Medizin 113 application/pdf Infektionsabwehr ths Prof. Dr. Dr. Bals Robert Bals, Robert (Prof. Dr. Dr.) German Philipps-Universität Marburg ppn:213683253 COPD monograph https://doi.org/10.17192/z2009.0423 Cigarette smoke Defensin https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2009/0423/cover.png Medical sciences Medicine Medizin