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6  Zusammenfassung

Die vorgestellten Arbeiten adressierten drei Aspekte der inflammatorischen Endothelaktivierung: In der pro-entzündlichen Signaltransduktion der Endothelzellen konnten Rho-Proteine als zentrale Schaltmoleküle identifiziert werden (6.1). Der Verlust der endothelialen Barrierefunktion, ausgelöst durch Bakterien, bakterielle Produkte, die Wirtsantwort oder die Folgen von Hypoxie, ist wesentliches Merkmal endothelialer Funktionstörungen bei Entzündungen. Eigene Untersuchungen fokussierten auf zugrundeliegende Mechanismen und verfolgten erste therapeutische Ansätze (6.2). Die Interaktion von Endothelzellen mit Bakterien und deren Produkten kann zur Rekrutierung von Entzündungszellen durch das Endothel signifikant beitragen. Die Pathogenitätsfaktoren verschiedener Bakterien (L. monozytogenes, C. pneumoniae, B. henselae) wurden auf ihre Funktion in der Leukozyten-Endothel Interaktion analysiert (6.3).

6.1 Rho-Proteine

Zur Entwicklung neuer, innovativer rationaler Therapiestrategien ist die Kenntnis involvierter Signalwege eine Voraussetzung. Kleine GTP-bindende Rho-Proteine konnten als zentrale Schaltmoleküle in der proinflammatorischen Signaltransduktion von Endothelzellen identifiziert werden. Die Lipopolysaccharid (LPS) induzierte Aktivierung der Protein Kinase C (PKC), die Expression des Zytokins Interleukin 8 und der Zyklooxygenase 2 war von intakten Rho-Proteinen abhängig. Inhibition der Rho-Proteine blockierte die Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-κB und subsequente NF-κB abhängige Genexpression. Die parallel zur Aktivierung des Transkriptionsfaktors erfolgende Stimulation des p38 MAP Kinase Signalpfades war jedoch unabhängig von aktiven Rho-Proteinen und illustriert die Komplexität der involvierten Signalwege. Die genaue Einkopplung der Rho-Proteine in den LPS-TLR Signalweg ist Gegenstand aktueller Untersuchungen. Von grundlagen-wissenschaftlichem Interesse ist die Beobachtung, dass Rho Inhibition die TNFα-induzierte Translokation der Transkriptionsfaktors NF-κB blockiert, obwohl die zytosolischen Inhibitoren von NF-κB, IκB, degradiert werden. Mit Hilfe von Mutagenese-Techniken und massenspektrometrischen Verfahren analysieren wir zur Zeit die Bedeutung einer putativen Phosphorylierungstelle von NF-κB für diesen [Seite 86↓]Prozess. Die langandauernde Blockade von RhoA reduzierte die Proteinexpression anti-apoptotischer Moleküle und induzierte Caspase 9 und 3 abhängige Apoptose von Endothelzellen. Zusammenfassend spielen Rho-Proteine eine zentrale Rolle für die pro-inflammatorische Transformation von Endothelzellen. Weiterführende Studien werden prüfen, ob die gezielte Blockade einzelner Rho-GTPasen eine selektive Beeinflussung entzündlicher Prozesse erlaubt.

6.2 Endotheliale Barrierefunktion

Der Verlust der endothelialen Barrierefunktion kennzeichnet akute Entzündungen. Neben Pathogenen und ihren Produkten können auch Faktoren der Wirtsantwort wesentlich zur Ausbildung endothelialer Schrankenstörungen beitragen.

Direkte (z.B. Inhibition von Rho-Proteinen) oder indirekte (z.B. Mikrotubulus-Depolymerisation) Alterationen des endothelialen Mikrofilamentsystems führen zum Verlust endothelialer Schrankenfunktion.

Als effektive Maßnahme zur Reduktion endothelialer Hyperpermeabiliät erwies sich die Erhöhung zyklischer Nukleotide. Die Beobachtung, dass das bei systemischer Inflammation im Serum vermehrte endogene Peptid Adrenomedullin (ADM) die endotheliale Barrierefunktion in vitro und in vivo effektiv stabilisiert, macht weitere Untersuchungen zu dessen Wirksamkeit dringlich. ADM blockierte durch Erhöhung von zyklischem cAMP die Phosphorylierung der Myosinleichtkette und die folgende Kontraktion der Endothelzellen. In aktuellen Untersuchungen überprüfen wir den therapeutischen Einsatz von Adrenomedullin in vitro und in vivo. Ob die Erhöhung zyklischer Nukleotide einen klinischen Ansatz zur Behandlung endothelialer Schrankenstörungen darstellen kann, bleibt zu klären.

Die Erkenntnis, dass VEGF induzierte transzelluläre Hyperpermeabilität entscheidend von transmembranösem (tm) TNF abhängt, rückt die Bedeutung von tmTNF neben dem meist untersuchten löslichen TNF in den Blickpunkt. Inhibition der p38 MAP Kinase blockierte VEGF-assozierte Hyperpermeabilität und stimulierte gleichzeitig die Gefäßneubildung. Daher könnte die Gabe von VEGF bei gleichzeitiger Blockade der p38 MAP Kinase einen interessanten Ansatz zur selektiven Induktion von Angiogenese darstellen.


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6.3  Leukozytenrekrutierung

Infektion der Endothelzellen mit L. monozytogenes, C. pneumoniae, oder B. henselae hatte die Expression endothelialer Adhäsionsmoleküle mit vermehrter Leukozyten-Endothel Interaktion zur Folge. In infizierten Zellkulturen war vermehrtes Rollen, Adhärieren und Transmigrieren der Entzündungszellen an/durch Endothelzellen nachweisbar. Alle drei Pathogene aktivierten NF-κB-abhängige Gentranskription. Diese gleichförmige Aktivierung bringt die Frage auf, ob Endothelzellen spezifische Antworten auf Pathogene geben können oder ob stets eine unspezifische proinflammatorische Reaktion erfolgt. Hochdurchsatzverfahren (Genomics, Proteomics) erscheinen geeignet, um aus der globalen proinflammatorischen Zellantwort neue, bislang unbekannte, keimspezifische Signalwege zu extrahieren. Die bakteriellen Phospholipasen von L. monozytogenes konnten als bedeutende Pathogenitätsfaktoren erkannt und ihnen eine pathophysiologische Rolle zugeschrieben werden. Der Einsatz von bakteriellen Deletionsmutanten erwies sich ebenso wie der Gebrauch gereinigter Toxine (Listeriolysin, E. coli Hämolysin, S. aureusα-Toxin) als potenter Ansatz zur Klärung der Bedeutung einzelner bakterieller Pathogenitätsfaktoren. Durch die Aufreinigung von B. henselae Membranproteinen gelang es, die grundlegende Bedeutung dieser Proteine für die Aktivierung von Endothelzellen darzustellen. Insgesamt stehen die bisherigen, fragmentarischen Kenntnisse über die Interaktion von Endothelzellen mit Bakterien und ihren Produkten im Gegensatz zur Komplexität der Ereignisse und der hohen pathophysiologischen Bedeutung dieser Pathogen-Wirtszellinteraktion.

Insgesamt erzielten wir Fortschritte im Verständnis der Funktion von Endothelzellen in der akuten Inflammation. Es wurde deutlich, dass eine Vielzahl offener Fragen von hoher pathophysiologischer und potentieller klinischer Relevanz bestehen bleiben, deren Klärung zur Entwicklung neuer, innovativer Therapiestrategien beitragen kann.


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19.05.2004