Leukozyten-Thrombozyten-Interaktion im Rahmen der LPS-induzierten pulmonalen Inflammation
Final Report Abstract
Das akute Lungenversagen (Acute Lung Injury; ALI) besitzt eine Inzidenz von 78 pro 100.000 Personenjahren in den Vereinigten Staaten. Trotz verbesserter Behandlungsverfahren ist diese Erkrankung mit einer hohen Morbidität und Mortalität bis zu 38% assoziiert. Die unkontrollierte Rekrutierung von neutrophilen Granulozyten (polymorphnukleäre Zellen, PMNs) in die Lunge gehört zu den kritischen Ereignissen des ALI. Die molekularen Mechanismen der Einwanderung von PMNs in die Lunge sind aber bisher weitgehend unbekannt und somit therapeutischen Strategien unzugänglich. Ziel dieses Projektes war es, die Rolle von Thrombozyten in der Pathogenese des ALI zu charakterisieren. Mittels eines durchflusszytometrischen Verfahrens, welche die Lokalisierung von PMNs in den verschiedenen Kompartimenten (Lungengefäß - Interstitium - Alveolarraum) ermöglicht, untersuchte der Antragsteller die Rolle von Thrombozyten-Leukozyten-lnteraktionen für die Pathogenese des ALI. Des Weiteren untersuchte der Antragsteller die Rolle des proinflammatorischen Lipidmediators 12-HETE, sowie die therapeutische Potenz eines allosterischen Chemokinrezeptor 2 (CXCR2) Inhibitors auf die Migration von PMNs in die Lunge und die vaskuläre Permeabilität in verschiedenen Modellen des ALI. Hierfür wurden Untersuchungen in Wildtyp, gendefizienten, sowie chimären Mäusen durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass sowohl die Migration von PMNs als auch die vaskuläre Permeabilität in Thrombozyten-depletierten Tieren nach der Induktion des Säure-induzierten ALI reduziert ist. Waehrend ALI kam es zur Ausbildung von P-Selektin-abhängigen Thrombozyten-Leukozyten-Aggregaten. Die Applikation eines P-Selektin Antikörpers nach der Induktion des ALI reduzierte die Formation von Thrombozyten-Leukozyten-Aggregaten, Rekrutierung von PMNs in die Lunge und die vaskuläre Permeabilität. Mittels der Herstellung von chimären Mäusen (Transfer von Knochenmark zwischen Wildtyp und P-Selektin-defizienten Mäusen) konnte gezeigt werden, dass das thrombozytäre P-Selektin für die Bildung von Thrombozyten-Leukozyten-Aggregaten und die Ausbildung des ALI verantwortlich ist. In zusätzlichen in vitro Studien konnte der Antragsteller zeigen, dass die Interaktion von Thrombozyten mit PMNs und Endothelium die Bildung von Thromboxane A2 induziert, welches die vaskuläre Permeabilität erhöht und den Gasaustausch negativ beeinflusst. Des Weiteren induzieren aktivierte Thrombozyten die Expression von endothelialen Adhäsionsmolekülen und erhöhen die Adhäsion von PMNs. Diese Ergebnisse konnten in einem Sepsis-induzierten Modell es ALI bestätigt werden und etablieren das Konzept der Thrombozyten-vermittelten Migration von Leukozyten in entzündliches Lungengewebe. Der proinflammatorische Mediator 12-HETE, welcher durch die 12/15-Lipoxygenase (LO) gebildet wird, wird hauptsächlich in Makrophagen und Monozyten expremiert. Mittels 12/15-LO-/-,A,12/15-LO transgenen (überexpremieren das Enzym), chimären Mäusen und Rekonstitutionsexperimenten konnte gezeigt werden, dass 12 HETE einen direkten Einfluss auf die Migration von Leukozyten in die Lunge und die Regulation der pulmonalen mikrovaskulären Permeabilität besitzt. Des Weiteren wurde die Spezifität und die therapeutische Potenz des CXCR2 Inhibitors Reparixin in verschiedenen Modellen des ALI untersucht. Die prophylaktische Gabe des Inhibitors führte zu einer Verminderung der PMN Rekrutierung und der vaskulären Permeabilität in einem Modell des LPS- und Säure-induzierten ALI. Diese Ergebnisse können maßgebliche Konsequenzen für die Entwicklung therapeutischer Strategien haben, da die Thrombozyten-Leukozyten-lnteraktion und die damit einhergehende gegenseitige Aktivierung und Präsentation von proinflammatorischen Mediatoren mittels spezifischer Inhibitoren oder Antikörper geblockt werden können. Die potente Wirkung des CXCR2 Inhibitors Reparixin in verschiedenen murinen Modellen des ALI unterstützt die Durchführung klinischer Studien mit dieser Substanz im Rahmen des ALI.
Publications
- Complete reversal of acid-induced acute lung injury by blocking platelet-neutrophil aggregation, J Clin Invest. 2006, 116:3211-9
Alexander Zarbock, Kai Singbartl, and Klaus Ley
- Blocking p21-activated kinase reduces LPS-Induced acute lung injury by preventing PMN infiltration, Am J Respir Crit Care Med, 2007, 175:1027-35
Joerg Reutershan, Rebecka Stockton, Alexander Zarbock, Sullivan, Daniel Chang, Scott, Martin Schwartz, Klaus Ley
- Platelet-neutrophil interactions: Linking hemostasis and inflammation, Blood Reviews 2007 Mar;21:99-111
Alexander Zarbock, Renata K. Polanowska-Grabowska, Klaus Ley
