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Ziel der Studie ist die Detektion molekularer und zellulärer Mechanismen in der Toleranzentwicklung gegenüber intraperitoneales Lipopolysaccharid (LPS), welches initial zu einer Entzündungsreaktion im Bereich der intestinalen Muskularisschicht und konsekutiv zu einer signifikanten Herabsetzung der Darmmotilität führt. Diese begünstigt zahlreiche lokale und systemische Pathomechanismen, die den Effekt von LPS potenzieren und über einen circulus vitiosus zu schweren Komplikationen führen kann (siehe Abbildung). Nach Induktion von LPS-Toleranz über 7 Tage wird die Darmmotiliät durch eine erneute LPS-Gabe nicht signifikant beeinträchtigt. Außerdem findet man nach LPS Präkonditionierung eine Kreuztoleranz gegenüber einer standardisierten intestinalen Manipulation (IM), die alleine ebenfalls eine signifikante Herabsetzung der Darmmotilität bewirken würde.

Muskularisproben aus Rattendünndarm wurden nach einmaliger LPS-Gabe, LPS-Toleranz und IM mit und ohne Toleranzinduktion gewonnen. Dabei wurde die mRNA-Aufregulation von Toll-like-Rezeptoren (TLR), die Expression von Adhäsionsmolekülen, pro- und antiinflammatorischen Zytokinen und TNFα mittels Real-Time-PCR quantifiziert. Die Induktion von Transkriptionsfaktoren wurde mit der EMSA Technik gemessen, die Leukozytenextravasation und die Proteinexpression der Chemokine und Zytokine wurden immunhistochemisch an Whole-Mount-Präparaten der Muskularis bestimmt und die Muskelkontraktilität wurde in vitro und indirekt in vivo gemessen.

Nach intraperitonealer Gabe von LPS (10 mg/kg i.p.) sowie nach IM lässt sich in der Muskularis eine signifikante Aufregulierung der Chemokine MCP-1 und ICAM-1 und der proinflammatorischen Zytokine IL-6, iNOS, TNFα nachweisen. Histochemisch zeigt sich eine signifikante Rekrutierung von Leukozyten und Monozyten. Muskularismakrophagen zeigen eine signifikant höhere MCP-1-Proteinexpression. Endothelzellen und rekrutierte Monozyten exprimieren signifikant mehr ICAM-1-Protein, welches nach LPS Präkonditionierung widerum signifikant reduziert ist. Nach Induktion von LPS-Toleranz werden Chemokine und proinflammatorische Zytokine signifikant weniger aufreguliert. Diese Beobachtung spiegelt sich in der ebenfalls signfikant geringeren Rekrutierung von Leukozyten und Expression von MCP-1- und ICAM-1-Protein wider. Die verminderte Zytokinaufregulation wird auch beim Vergleich von IM alleine und IM an LPS-adaptierten Tieren gemessen, sodaß hier eine Kreuztoleranz vorliegt. Die Expression des antiinflammatorischen Zytokin IL-10 ist in der LPS-Toleranz und -Kreuztoleranz um das 11,0 bzw. 4,3fache erhöht. Parallel hierzu beobachten wir in der LPS-Toleranz eine 4,6fache Aufregulation der TLR4-mRNA sowie eine signifikant erhöhte TLR4-Oberflächenexpression.

[Abb. 1]

Wir stellen fest, dass repetitive intraperitoneale Administrationen von LPS innerhalb der Darmmuskularis eine funktionelle und immunologische Toleranz und Kreuztoleranz bewirkt, die zum einen in einer herabgesetzten Freisetzung von Chemokinen und proinflammatorischen Zytokinen und einer verminderten leukozytären Infiltration, zum anderen aber auch in einer ebenso signifikanten Aufregulation des antiinflammatorischen Zytokins IL-10 resultiert. Die hemmende Wirkung von IL-10 auf die Aufregulation von Chemokinen und die Expression proinflammatorischer Zytokine aus Phagozyten liefert neben der veränderten NF-κB-Dimerenbildung eine weitere Erklärung für die protektive Wirkung der vorwiegend TLR4 vermittelten LPS-Toleranz.