Bitte benutzen Sie diese Referenz, um auf diese Ressource zu verweisen: doi:10.22028/D291-27675
Titel: Untersuchung der epithelialen Faktoren IL-17C und RAGE bei bakterieller und rauchinduzierter Entzündung der Lunge
Verfasser: Wolf, Lisa
Sprache: Deutsch
Erscheinungsjahr: 2017
Erscheinungsort: Homburg/Saar
SWD-Schlagwörter: Lungenentzündung
DDC-Sachgruppe: 610 Medizin, Gesundheit
Dokumentart : Dissertation
Kurzfassung: Weltweit leiden Millionen von Menschen an akuten und chronischen Lungenerkrankungen wie der chronischen obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) oder der Pneumonie. Ein typisches Merkmal dieser Erkrankungen sind entzündliche Prozesse, die maßgeblich am Krankheitsverlauf beteiligt sind. Als Teil des angeborenen Immunsystems sind pulmonale Epithelzellen in der Lage, Entzündungsreaktionen zu induzieren und zu regulieren. Die epithelialen Zellen der Lunge erkennen über Mustererkennungsrezeptoren (PRR: pattern recognition receptors) mikrobielle Faktoren und Gefahr-assoziierte molekulare Muster (DAMPs: danger-associated molecular pattern) und setzen daraufhin Signalkaskaden in Gang, die eine Immunantwort auslösen. In dieser Arbeit wurde die Funktion des auf alveolaren Epithelzellen exprimierten Receptor for advanced glycation endproducts (RAGE) und des epithelialen Zytokins Interleukin (IL)-17C bei rauchinduzierter pulmonaler Entzündung analysiert. Des Weiteren wurde untersucht, inwiefern IL-17C bei einer schweren bakteriellen Pneumonie die pulmonale und systemische Entzündung vermittelt. Verschiedene Studien haben bereits gezeigt, dass es durch eine Zigarettenrauchexposition zu einer vermehrten Freisetzung von DAMPs kommt. RAGE ist ein Rezeptor, der mit verschiedenen DAMPs wie HMGB1 (high mobility group box 1) oder S100 Proteinen interagieren kann. Durch immunhistochemische Färbungen konnte festgestellt werden, dass RAGE unter physiologischen Bedingungen im Lungenparenchym von Mäusen gebildet wird. Es zeigte sich, dass RAGE in isolierten primären alveolaren Epithelzellen wesentlich stärker exprimiert wird als in Alveolarmakrophagen. Eine akute Zigarettenrauchexposition führte in den Mauslungen zu einer zusätzlichen Verstärkung der RAGE Expression. Auf Transwells ausdifferenzierte Alveolarepithelzellen, die aus RAGE-defizienten Mäusen isoliert wurden, wiesen verglichen mit Alveolarepithelzellen aus Wildtyp (WT) Mäusen eine verminderte Barrierefunktion auf. Diese ging einher mit einer veränderten Expression von Differenzierungsmarkern und Tight Junction Proteinen in den RAGE-defizienten Alveolarepithelzellen. Es wurde weiterhin untersucht, wie sich eine Defizienz an RAGE auf die Lungenstruktur auswirkt. In raumluftexponierten RAGEdefizienten Mäusen konnte im Vergleich zu WT Tieren ein vergrößerter mean chord length (MCL) und eine erhöhte Compliance des respiratorischen Systems festgestellt werden, während eine Veränderung der alveolaren Oberfläche nicht zu beobachten war. Eine chronische Zigarettenrauchexposition führte in WT Mäusen zu einem strukturellen Lungenschaden. Dieser war gekennzeichnet durch einen Verlust der alveolaren Oberfläche und einer Vergrößerung des MCLs. Durch invasive Lungenfunktionsmessungen konnte zudem eine Erhöhung der quasistatischen Compliance in den rauchexponierten WT Mäusen beobachtet werden. RAGEdefiziente Mäuse zeigten nach chronischer Rauchexposition einen mit WT Mäusen vergleichbaren Verlust an alveolarer Oberfläche. Der unter basalen Bedingungen bereits erhöhte MCL wurde durch die Rauchexposition nicht weiter gesteigert. Des Weiteren konnte in den rauchexponierten RAGE-defizienten Mäusen keine Veränderung der quasi-statischen Compliance beobachtet werden. Diese Ergebnisse legen nahe, dass RAGE die biomechanischen Eigenschaften des Lungenparenchyms beeinflusst, seine Abwesenheit jedoch nicht vor dem durch Zigarettenrauch verursachten Verlust an alveolarer Oberfläche schützt. Im Gegensatz zu RAGE konnte bei dem Zytokin IL-17C weder bei nativen noch bei rauchexponierten Mäusen ein Einfluss auf die Homöostase der Lunge nachgewiesen werden. In vitro Studien haben gezeigt, dass die durch mikrobielle Faktoren induzierte Expression des epithelialen Zytokins IL-17C in bronchialen Epithelzellen über PRRs vermittelt wird. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass sowohl Pseudomonas aeruginosa als auch IL-17A die Expression von IL-17C in differenzierten alveolaren Epithelzellen aus der Maus induzieren können. In einem akuten P. aeruginosa Pneumoniemodell konnte festgestellt werden, dass die Anzahl an neutrophilen Granulozyten in der Lunge sowie die pulmonale Expression von Neutrophilen-rekrutierenden Chemokinen bei IL-17C-defizienten Mäusen im Vergleich zu WT Mäusen vermindert war. Die Lungenpathologie, die anhand eines inflammatorischen Scores bestimmt wurde, ergab keine Unterschiede zwischen WT und IL-17C-defizienten Mäusen. Bei IL-17C-defizienten Mäusen war jedoch die systemische Konzentration an IL-6 vermindert, was mit einem verbesserten Überleben der Tiere einherging. Während die pulmonale Konzentration von IL-17A in IL-17C-defizienten Mäusen verglichen mit WT Mäusen nicht verändert war, zeigte sich, dass eine Defizienz an IL-17A zu einer verringerten Expression von IL-17C in infizierten Mäusen führte. Diese Ergebnisse zeigen, dass die IL-17A vermittelte Expression des epithelialen Zytokins IL-17C die Freisetzung von Chemokinen aus Epithelzellen verstärkt und darüber zu einer pulmonalen Rekrutierung von neutrophilen Granulozyten und zu einer systemischen Entzündung bei einer akuten P. aeruginosa Pneumonie beiträgt. IL-17C scheint daher ein Faktor zu sein, der bei einer schweren P. aeruginosa Pneumonie den Übergang von einer lokalen Entzündung zu einer Sepsis fördert.
Investigation of the epithelial factors IL-17C and RAGE in bacterial and smoke induced inflammation of the lung Worldwide, millions of people suffer from acute and chronic pulmonary diseases such as chronic obstructive pulmonary disease (COPD) or pneumonia. Typical hallmarks of these diseases are inflammatory processes that are substantially involved in disease progression. As a part of the innate immune system, pulmonary epithelial cells are able to initiate and regulate inflammatory reactions. Pulmonary epithelial cells recognize microbial factors and danger associated molecular patterns (DAMPs) by pattern recognition receptors (PRRs) and induce signaling cascades that trigger immune responses. The aim of this work was to determine the function of receptor for glycation endproducts (RAGE) expressed on alveolar epithelial cells and epithelial cytokine interleukin (IL)-17C in smoke induced pulmonary inflammation. It was also examined how IL-17C is involved in pulmonary and systemic inflammation caused by severe bacterial pneumonia. Several studies have already shown that cigarette smoke exposure results in increased pulmonary release of DAMPs. Moreover, RAGE has been identified as a receptor interacting with many different DAMPs like HMGB1 (high mobility group box 1) or S100 proteins. Immunohistochemical studies of murine lung tissue revealed the presence of RAGE under physiological conditions. Furthermore, in isolated primary alveolar epithelial cells, RAGE was much stronger expressed than in alveolar macrophages. Acute cigarette smoke exposure resulted in an increased expression of RAGE in murine lungs. In vitro differentiated alveolar epithelial cells isolated from RAGE-deficient mice exhibited a reduced barrier function compared to alveolar epithelial cells isolated from wildtype (WT) mice. This was accompanied by a skewed expression of differentiation markers and tight junction proteins in RAGE-deficient alveolar epithelial cells. Furthermore, the study sought to investigate how a RAGE deficiency affects the pulmonary structure. Compared to WT mice, air exposed RAGE-deficient mice showed an increase in mean chord length (MCL) and compliance of the respiratory system, whereas there was no difference in the alveolar surface. Chronic cigarette smoke exposure provoked structural lung damage in WT mice, which was characterized by a loss of alveolar surface and an increase of MCL. Invasive lung function measurements further revealed an increase of the quasi-static compliance in smoke-exposed WT mice. RAGE-deficient mice demonstrated a loss of alveolar surface comparable to WT mice after chronic smoke exposure. The already under basal condition enlarged MCLs were not further increased by cigarette smoke exposure. In addition, smokeexposed RAGE-deficient mice showed no alterations in the quasi-static compliance. These results suggest that RAGE affects the biomechanical properties of the lung parenchyma, but its deficiency does not protect from cigarette smoke-induced loss of alveolar surface. In contrast to RAGE, no impact on pulmonary homeostasis could be detected for IL-17C in native and smokeexposed mice. In vitro studies have shown that PRR-mediated detection of microbial factors induces the expression of the epithelial cytokine IL-17C in bronchial epithelial cells. The present work shows that Pseudomonas aeruginosa as well as IL-17A induce IL-17C expression in differentiated alveolar epithelial cells isolated from murine lungs. In an acute P. aeruginosa pneumonia model, numbers of neutrophils and the pulmonary expression of neutrophilic chemokins were decreased in IL-17C-deficient mice compared to WT mice. There was no difference in the lung inflammatory score between WT and IL-17C-deficient mice. However, infected IL-17C-deficient mice exhibited decreased systemic concentrations of IL-6, which was associated with increased survival. Whereas pulmonary concentrations of IL-17A were not affected in IL-17C-deficient mice compared to WT mice, a deficiency of IL-17A led to a reduced expression of IL-17C in infected mice. These results show that IL-17A-mediated expression of epithelial cytokine IL-17C amplifies release of chemokines by epithelial cells and thereby contributes to the recruitment of neutrophils and systemic inflammation during acute P. aeruginosa pneumonia. Therefore, IL- 17C seems to be a factor promoting the transition from local inflammation to sepsis in severe P. aeruginosa pneumonia.
Link zu diesem Datensatz: urn:nbn:de:bsz:291--ds-276759
hdl:20.500.11880/27322
http://dx.doi.org/10.22028/D291-27675
Erstgutachter: Beißwenger, Christoph
Tag der mündlichen Prüfung: 25-Jun-2018
SciDok-Publikation: 22-Jan-2019
Fakultät: M - Medizinische Fakultät
Fachrichtung: M - Innere Medizin
Fakultät / Institution:SciDok - Elektronische Dokumente der UdS

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