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Heparin und Wortmannin reduzieren die gram-positiv induzierte Synthese von IL-18 in humanen Monozyten
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Veröffentlicht: | 16. Oktober 2008 |
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Fragestellung: Der Einsatz von Antikoagulanzien, wie z.B. Heparin und Antithrombin III, hat im therapeutischen Spektrum der Sepsis-Behandlung bereits ein positives Outcome zeigen können. Dabei wird im Rahmen des Zytokin-induzierten Organversagens dem Interleukin-18 (IL-18) eine besondere Rolle zugeschrieben. Vergangene Studien haben gezeigt, dass sich die IL-18 Konzentration der gram-positiven Sepsis hinsichtlich des klinischen Verlaufs von einer gram-negativen Sepsis signifikant unterscheidet. Ziel der Untersuchungen war es, die unterschiedlichen Pathomechanismen der Bakterien-induzierten IL-18 Synthese im Vergleich gram-positiver zu gram-neagtiver Infektion humaner Monozyten zu identifizieren und mögliche immunmodulatorischer Ansätze zu evaluieren.
Methodik: Humane Monozyten gesunder Probanden wurden nach Anreicherung heparinisierten Vollblutes mit einem Monozyten-Antikörpercocktail (RosettSep, StemCell Technologies) durch negative Selektion über einen Ficollgradienten isoliert. Die in-vitro Stimulation erfolgte mit isolierten Zellwandbestandteilen (Lipopolysacharid (LPS), Peptidoglycan (PGN), Lipoteichonsäure (LTA); 5µg/ml) sowie der Entität hitze-inaktivierter gram-neagtiver (E. coli; 5x106/ml) sowie gram-positiver Bakterien (Staph. aureus; 5x106/ml). Die Blockierung Rezeptor-vermittelter Signalwege erfolgte durch prä-Inkubation der Monozyten mit anti-TLR-2 und -4 (15µl/ml). Der mögliche Einfluss der monozytären Phagozytosefähigkeit auf die IL-18 Produktion wurde durch prä-Inkubation mit Heparin (100U/ml)sowie dem PI3-Kinase Inhibitor Wortmannin (100nM) untersucht. Die Analyse der IL-18 Produktion und Kaspase-1 Aktivität sowie deren inaktive Vorstufen (pro-IL-18 und pro-Kaspase-1) erfolgte mittels RT-PCR, ELISA und Western Blot.
Ergebnisse: Die Stimulation isolierter humaner Monozyten mit einzelnen Zellwandbestandteilen sowie der Entität hitze-inaktivierter Bakterien ergab keine signifikanten Unterschiede der Kaspase-1 Aktivität. Weder anti-TLR-2 noch anti-TLR-4 hatten einen Einfluß auf die Inhibition der Zellwandspezifischen IL-18 Produktion. Jedoch konnte die prä-Inkubation mit Heparin oder Wortmannin die spezifische IL-18 Produktion in Staph. aureus stimulierten Monozyten signifikant reduzieren. Dieser Effekt war in E. coli stimulierten Zellen nicht nachweisbar.
Schlussfolgerungen: Die spezifische IL-18 Produktion humaner Monozyten nach Stimulation mit gram-positiven Erregern scheint weder einer Rezeptor-vermittelten noch Kaspase-1 abhängigen Sequenz zu folgen. Die reduzierte IL-18 Sekretion durch Heparin und Wortmannin in Staph. aureus stimulierten Monozyten weist auf mögliche Änderungen des Phagozytose-Verhaltens hin. Weitere in-vitro und in-vivo Studien sollen die zugrunde liegenden Pathomechanismen weiter charakterisieren und mögliche therapeutische Ansätze in der Behandlung der bakteriell induzierten Sepsis identifizieren.