Mastzellen als Verstärker wichtiger Effektorfunktionen neutrophiler Granulozyten

Mastzellen sind an der Entstehung und Regulation von Entzündungsreaktionen unterschiedlicher Genese beteiligt und leisten somit auch innerhalb der angeborenen Immunität einen wichtigen Beitrag zur Pathogenabwehr. Mastzellen sind jedoch auch in entzündliche Prozesse involviert, welche chronische Erkrankungen auslösen oder verstärken können. Zentral ist hierbei ihre Fähigkeit, durch Produktion inflammatorischer Mediatoren die lokalen Blutgefäße zu aktivieren und somit rasch neutrophile Granulozyten zum Entzündungsort zu rekrutieren. Über eine direkte Interaktion zwischen Mastzellen und Neutrophilen ist bisher jedoch wenig bekannt.rnIn der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass aktivierte Mastzellen essentielle Effektorfunktionen neutrophiler Granulozyten verstärken. So erhöhen Mastzellen den Aktivierungsstatus von Neutrophilen, was anhand der Modulation der Aktivierungsmarker CD11b und CD62L auf der Zelloberfläche von Neutrophilen demonstriert wurde. Die Phagozytoseaktivität von Neutrophilen wird in Anwesenheit aktivierter Mastzellen enorm gesteigert. Dies wird hauptsächlich durch Mastzell-produziertes TNF und GM-CSF vermittelt, wie in Experimenten mit Mastzellen aus TNF- und GM-CSF-defizienten Mäusen gezeigt wurde. Darüber hinaus wird die Produktion reaktiver Sauerstoffradikale von Neutrophilen in Gegenwart aktivierter Mastzellen erhöht. Dieser Effekt wird hauptsächlich durch GM-CSF der Mastzellen induziert, während TNF nur einen geringen Einfluss hat. Weiterhin zeigten in vitro Experimente, dass die Anwesenheit aktivierter Mastzellen die Lebensdauer von Neutrophilen erhöht. Die verminderte Apoptose von Neutrophilen wird einzig durch GM-CSF bewirkt. rnZur Validierung der in vitro Studien wurden in vivo Untersuchungen zur Mastzell-abhängigen Phagozytoseaktivität von Neutrophilen durchgeführt. Mit Hilfe des Modells einer LPS-induzierten akuten Atemwegsentzündung in Mastzell-defizienten und Wildtyp-Tieren des kongenen Stammes konnte bestätigt werden, dass Mastzellen auch in vivo die Phagozytosefunktion von Neutrophilen verstärken. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen somit, dass Mastzellen in Entzündungsprozessen auch eine Rolle als lokaler Verstärker von Neutrophilenfunktionen einnehmen können. rnMast cells are able to induce and to regulate inflammatory responses in diverse settings, and thus play an essential role in the host defense against pathogens. However, mast cells are also involved in inflammatory processes, which can play an important role in the development or amplification of chronic diseases. In such settings, the key element of mast cells is the production of inflammatory mediators, leading to the activation of endothelial cells and the recruitment of neutrophils. Until now, it is not much known about a direct interaction between mast cells and neutrophils. rnThe results of this experimental work could demonstrate that activated mast cells are able to boost essential effector functions of neutrophils. Analyses revealed that mast cells promote the activation of neutrophils determined by modulation of the activation markers CD11b and CD62L on neutrophil surface. Furthermore, in the presence of activated mast cells neutrophil phagocytosis is strongly enhanced. These effects depend on mast cell-derived TNF and GM-CSF, which was demonstrated by using mast cells derived from TNF- and GM-CSF-deficient mice. Additionally, activated mast cells enhance the generation of reactive oxygen species by neutrophils. This is mainly due to mast cell-derived GM-CSF whereas TNF produced by mast cells showed little effect on neutrophil oxidative burst. Further in vitro experiments could show that activated mast cells can extend the lifespan of neutrophils. Mast cell-derived GM-CSF is solely responsible for the delayed apoptosis of neutrophils. To corroborate the in vitro findings, mast cells´ influence on neutrophil phagocytosis was also investigated in an in vivo mouse model. In a model for LPS-induced acute lung inflammation in mast cell-deficient and wildtype mice, it could be shown that mast cells enhance neutrophil phagocytosis in vivo.rnThese results demonstrate that mast cells have the capability to boost neutrophil effector functions in immune responses.r