Funktionelle Charakterisierung von BAL-Zellen NO2-exponierter Ratten

Makrophagen und neutrophilen Granulozyten sind in der Lage, durch Phagozytose und anschließende Produktion von Radikalen, wie beispielsweise auch Superoxid, pathogene Mikroorganismen zu eliminieren. Da diese Effektorzellen des angeborenen Immunsystems in Lungen von Patienten mit COPD vermehrt vorkommen, wäre im Rahmen dieser Erkrankung ein verbesserter Schutz vor bakteriellen Infektionen zu erwarten. Die Praxis zeigt aber, dass es bei Patienten mit COPD häufig zu einer bakteriell induzierten Exazerbation kommt. Um die diesem Phänomen zugrunde liegenden Mechanismen besser verstehen zu können, bestand die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit in der funktionellen Charakterisierung von BAL-Zellen exponierter Ratten zu unterschiedlichen Zeitpunkten einer NO2 induzierten Entzündung. Hierbei stellten wir die Haupthypothese auf, dass es in BAL-Zellen NO2-exponierter Tiere zu einem Aktivierungswechsel hin zu einer alternativen Aktivierung kommt. In unseren Experimenten legten wir einen Schwerpunkt auf die Untersuchung des Radikal-Stoffwechsels sowie der Zytokinsekretion von BAL-Zellen von Tieren nach unterschiedlich langer NO2 Exposition (24 Stunden, 3 Tage, 20 Tage) im Vergleich zu BAL-Zellen gesunder Kontrolltiere. Wir konnten zeigen, dass die durch Zymosan-Stimulation induzierte Superoxid Produktion in BAL-Zellen von NO2-exponierten Ratten zu allen untersuchten Zeitpunkten der Entzündung signifikant vermindert war. Der Einsatz von Enzyminhibitoren offenbarte, dass die für die Superoxid-Synthese wesentlichen Enzymsysteme, die NADPH-Oxidase sowie der Komplex III der mitochondrialen Atmungskette, durch NO2-Exposition in ihrer Funktion beeinflußt wurden. Bei der Untersuchung der Transskription von im oxidativen/antioxidativen Stoffwechsel beteiligten Enzymen konnten wir zeigen, dass die mRNA einzelner Isoformen der SOD und der GPx nach NO2-Exposition vermehrt exprimiert wurde. Des Weiteren untersuchten wir die Aktivität der antioxidativen Enzyme SOD und GPx in BAL-Zellen mittels Funktionsassays. Hierbei konnten wir nachweisen, dass es in BAL-Zellen von Tieren nach 20-tägiger NO2-Exposition zu einem signifikanten Anstieg der Aktivität beider Enzymsysteme kam. Im Prozess der Infektabwehr und Immunmodulation kommt neben dem Radikalstoffwechsel auch der Sekretion von Zytokinen eine besondere Bedeutung zu. Wir untersuchten, inwieweit das Surfactant Protein-A zu unterschiedlichen Zeitpunkten der NO2-induzierten Entzündung die Zytokinfreisetzung von BAL-Zellen beeinflussen kann. Wir konnten nachweisen, dass die LPS-induzierte TNF -Sekretion der BAL-Zellen von Tieren nach 3 oder 20 Tagen NO2-Exposition im Vergleich zu der von Kontrolltieren signifikant geringer war. SP-A bewirkte in den BAL Zellen nach 20-tägiger NO2 Exposition eine weitere, jedoch nicht signifikante Hemmung der TNF -Sekretion. Bezüglich der Sekretion von IL-10 waren nur Tiere nach 3-tägiger NO2-Exposition zu einer nennenswerten Zytokinfreisetzung in der Lage. Die SP-A-Zugabe führte in der Tendenz zu einer verstärkten Sekretion dieses antiinflammatorischen Zytokins. Die Sekretion des Chemokins MCP-1 der BAL-Zellen wurde durch NO2 Exposition in den einzelnen Phasen der induzierten Entzündung unterschiedlich beeinflusst. Die Zugabe von SP-A führte hingegen zu einer einheitlichen Suppression der Freisetzung des proinflammatorischen Chemokins unabhängig von einer vorherigen NO2 Exposition der Versuchstiere. Zusammenfassend zeigten unsere Untersuchungen, dass BAL-Zellen im Rahmen einer NO2-induzierten Entzündung einen Aktivierungswechsel hin zu einer alternativen Aktivierung vollziehen. Hierbei sind insbesondere die Veränderungen des Radikalstoffwechsels zu nennen. Dieser Aktivierungswechsel könnte in unserem Tiermodell als autoprotektiver Mechanismus im durch NO2-induzierten Inflammationsprozess gedeutet werden. Ein Überwiegen von alternativ aktivierten BAL-Zellen mit verminderter Radikalfreisetzung jedoch unterstützt eine erhöhte Infektanfälligkeit, was eine mögliche Erklärung für das gehäufte Vorkommen von Infektexazerbationen im Rahmen einer COPD darstellen könnte