Einfluss von Legionella pneumophila outer membrane vesicles auf die bakterielle Replikation in Makrophagen

Gramnegative Bakterien treten über die Sekretion verschiedenster Moleküle mit ihrer Umwelt in Kontakt. Die Freisetzung von Proteinen und Nukleinsäuren kann aber nicht nur über die bakteriellen Sekretionssysteme vermittelt werden, sondern auch über outer membrane vesicles (OMVs) erfolgen. Diese kleinen, sphäroiden Membranvesikel werden von allen gramnegativen Bakterien gebildet und können über weite Entfernung wirken, da die zu transportierenden Proteine vor dem Abbau durch Proteasen geschützt sind. OMVs von Pathogenen können das angeborene Immunsystem aktivieren und immunmodulatorisch wirken. Legionella pneumophila (L. pneumophila) ist ein Auslöser schwerer, atypischer Pneumonien. Diese gramnegativen, stäbchenförmigen Bakterien kommen ubiquitär in der Umwelt vor und vermehren sich in Amöben. Die Inhalation von L. pneumophila führt in der humanen Lunge zur Infektion von Alveolarmakrophagen. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von L. pneumophila-OMVs auf humane und murine Makrophagen untersucht. Differenzierte THP-1-Zellen wurden mit steigenden Dosen OMVs behandelt, was zur TLR2-abhängigen proinflammatorischen Aktivierung der Zellen führte. Die Zytokinfreisetzung wurde durch TLR2-Aktivierung und nachfolgende Signaltransduktion über NF-κB vermittelt. Darüber hinaus wurde der Einfluss von OMVs auf eine nachfolgende Infektion mit L. pneumophila untersucht. In einer frühen Phase der Infektion führte die OMV-Vorbehandlung der Makrophagen zu einem Rückgang der bakteriellen Replikation, wohingegen die Replikation im weiteren Verlauf der Infektion durch OMVs gesteigert wurde. Die Makrophagen waren permissiver für eine Infektion und hatten mehr Legionellen-Vakuolen pro Zelle. Der Anstieg der bakteriellen Replikation war unabhängig von den in den OMVs transportierten Proteinen oder Nukleinsäuren, konnte jedoch mit der Aktivierung von TLR2 in Verbindung gebracht werden. Des Weiteren wurde gezeigt, dass die intrazelluläre Signaltransduktion über IRAK-1 und die nukleäre Translokation von p65 vermittelt wurde. Die Makrophagen reagierten mit verminderter Expression proinflammatorischer Gene auf eine Infektion mit L. pneumophila, wenn sie zuvor mit OMVs inkubiert wurden. Die Induktion der antiinflammatorischen microRNA-146a (miR-146a) nach OMV-Stimulation erfolgte TLR2- und NF-κB-vermittelt und resultierte in einer degradationsbedingten Abwesenheit von IRAK-1 in Makrophagen. Transfektionsexperimente zeigten, dass sowohl die Überexpression von miR-146a als auch der siRNA-vermittelte knockdown von IRAK-1 die Legionellenreplikation steigern. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass L. pneumophila-OMVs potente proinflammatorische Aktivatoren für humane und murine Makrophagen sind und diese über TLR2 aktivieren. Die nachfolgende Infektion der Zellen mit L. pneumophila resultiert in einer gesteigerten Replikation, die miR-146a- und IRAK-1-abhängig ist. OMVs können so die bakterielle Replikation begünstigen und möglicherweise zur Ausbreitung der Infektion in der humanen Lunge beitragen