Immunhistochemical quantification of elastin and evidence of activated neutrophils in alveolar walls of patients with cystic fibrosis

Chronische Infektionen und Entzündungsreaktionen bewirken eine Gewebedestruktion und Umbauvorgänge in der Lunge von Patienten mit cystischer Fibrose (CF). Dies führt zu pathologischen Veränderungen wie Fibrose, Emphysem und Bronchiektasien. Obwohl nicht in allen CF-Lungen Bakterien in den Alveolen vorhanden sind, kommt es dort zu einem erhöhten Einstrom von neutrophilen Granulozyten (PMN). Das Elastase-Antielastase-Ungleichgewicht in den Bronchien und Bronchioli hat vielfältige Einflüsse auf die Pathophysiologie und ist verantwortlich für einen gesteigerten Elastinabbau. Unklar ist jedoch, ob ein Elastinabbau auch in den Alveolarsepten stattfindet und ob dieser Abbau durch eine erhöhte Elastinsynthese wieder ausgeglichen werden kann. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, elastische Fasern in den Alveolarsepten von CF-Patienten im Vergleich zu einer non-CF-Kontrollgruppe zu quantifizieren und aktivierte PMN in den Alveolarsepten eines CF-Patienten nachzuweisen. Mit Hilfe eines monoklonalen Antikörpers und eines Imaging Analyzing Systems wurde im Lungengewebe von 10 CF-Patienten und 6 non-CF-Patienten das Elastin in den Alveolarsepten quantifiziert. Die PMN in den Alveolarsepten eines CF-Patienten wurden qualitativ auf ihre Aktivierung untersucht. Es wurde ein monoklonaler Antikörper gegen den sich bei Aktivierung exprimierenden Komplementrezeptor CR3 verwendet. Der Elastingehalt in den Alveolarsepten war bei den CF-Patienten (0,558 +- 0,409 mm2/mm) und den non-CF-Patienten (0,749 +- 0,345 mm2/mm) nicht signifikant unterschiedlich. Es konnte qualitativ nachgewiesen werden, dass die PMN in den Alveolarsepten eines CF-Patienten aktiviert sind. Ein reduzierter Elastingehalt in den Alveolarsepten von CF-Patienten wird möglicherweise von dem durch Alter und Nikotinabusus reduzierten Elastingehalt in der Vergleichsgruppe relativiert. Die aktivierten PMN in den Alveolarsepten sind mit einer massiven Entzündungsreaktion in der Lunge von CF-Patienten vereinbar. Dies weist darauf hin, dass ein durch die aktivierten PMN induzierter Elastinabbau in den Alveolarsepten von CF-Patienten stattfindet.Chronic pulmonary infection and inflammation in the lung of patients with cystic fibrosis (CF) leads to tissue destruction and remodelling processes. The consequences of these processes are pathological manifestations like fibrosis, emphysema, and bronchiectasis. Increased influx of neutrophils occurs even in CF lungs without bacterial infiltration of the alveols. The elastase anti-elastase imbalance in the bronchius and bronchioli has various pathophysiological effects. Mainly, it is responsible for the elastin degredation. So far, it has not been shown conclusively that elastin degredation occurs in the alveolar walls. Futhermore, it is not clear if an elastin degredation in these areas can be compensated by an increased elastin synthesis. The aim of this work was to elucidate the questions raised above. Firstly, the quantification of elastic fibers in the alveolar walls of CF patients in comparison with a non-CF control group. Secondly, to proove the occurance of activated neutrophils in the alveolar walls of a CF patient. The elastin content in tissue sections of 10 CF patients and 6 non-CF patients was quantified using a monoclonal antibody and an imaging analizing system. To detect activated neutrophils the specific complement receptor CR3 was visualized using immunhistochemical methods. CR3 is expressed on the surface of activated neutrophils. While there was no significant difference between the elastin content in the alveolar walls of CF patients (0,558 +- 0,409 mm2/mm) and non-CF patients (0,749 +- 0,345 mm2/mm), the neutrophils in the alveolar walls of a CF patient could be shown to be activated. A reduced elastin content in the non-CF control group is probably due to nicotineabusus and higher age. This could be an explanation of the comparable elastin content in CF and non-CF. These findings hint to a contribution of activated neutrophils to a reduced elastin content in the alveolar walls of CF patients