Experimentelle Sepsis beeinträchtigt die Aktivierung neutrophiler Granulozyten durch Plättchenaktivierenden Faktor

Abstract

Einleitung: Sepsis ist eine lebensbedrohliche Organdysfunktion, die aufgrund einer inadäquaten Immunantwort auf eine Infektion entsteht. Dabei wird das sonst schützende Immunsystem Teil der Erkrankung, wobei neben immunvermittelten Gewebsschäden auch Zeichen einer Immundysfunktion auftreten. Neutrophile stellen die erste Verteidigungslinie und damit einen wichtigen Bestandteil der raschen, angeborenen Immunantwort dar. Ein wichtiger Mediator während systemischer Inflammation ist der Plättchenaktivierende Faktor (PAF). Während für andere Entzündungsmediatoren (elektro-)physiologische Veränderungen bei systemischer Entzündung beschreiben sind, ist über die PAF-induzierten Veränderungen von Neutrophilen wenig publiziert. Insbesondere die PAF-erwirkten Reaktionsmuster hinsichtlich Zellgröße, Membranpotential und intrazellulären pH unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen sind nicht bekannt. Daher wurde die Hypothese aufgestellt, dass systemische Entzündung die PAF-induzieren Reaktionsmuster von Neutrophilen verändert.

Methoden: Mittels multiparametrischer Durchflusszytometrie wurden die Reaktionsmuster betreffend Zellgröße, Membranpotential und intrazellulärem pH, sowie weitere Aktivierungsparameter von Neutrophilen ermittelt. Daneben wurde die Bildung von Plättchen-Neutrophile Komplexen und die chemotaktische Aktivität bestimmt. Zur mechanistischen Aufarbeitung der beteiligten Proteine wurden verschiedene Inhibitoren eingesetzt. Anschließend erfolgte die Untersuchung der Reaktionsmuster während Azidose bzw. Alkalose und Endotoxinkontakt in vitro. Vergleichende Analysen fanden auch in einem neuartigen Ex-vivo-Vollblutmodell statt, in dem in einem geschlossenen, rotierenden Schlauchsystem eine Endotoxinämie simuliert wurde. Zudem wurde das (elektro-) physiologische Reaktionsmuster in vivo während polymikrobieller porkiner Sepsis untersucht.

Ergebnisse: PAF induzierte in Neutrophilen eine Zunahme der Größe, eine rasche Depolarisation des Membranpotentials sowie eine intrazelluläre Alkalisierung. Daneben steigerte PAF die Generierung von ROS, die chemotaktische Aktivität, die 62 Expression von Integrin ⍺-M, die Herunterregulierung von L-Selektin, sowie die Bildung von Plättchen-Neutrophile Komplexe. Für alle genannten Effekte konnte eine Zeit- und Konzentrationsabhängigkeit gezeigt werden. Die PAF-induzierte Alkalisierung war vollständig vom Natrium-Protonen-Austauscher NHE-1 abhängig, während die Depolarisation zwar Natriumkanal-bedingt, aber nicht auf NHE-1 angewiesen erschien. Die Größenzunahme war an Natrium- und Chloridströme gebunden, wovon Teile der Natriumströme dem NHE-1 zugeordnet werden konnten. Während extrazellulärer Azidose oder Alkalose zeigten sich die Größenzunahme und Alkalisierung unverändert. Hingegen verstärkte die extrazelluläre Azidose die PAF-induzierte Depolarisation. Nach Ex-vivo-Endotoxinämie wurde eine Verringerung der PAF-erwirkten Größenzunahme und Alkalisierung beobachtet. Gleiches wurde nach In-vitro-Inkubation von isolierten Neutrophilen mit Lipopolysaccharid festgestellt. Während polymikrobieller Sepsis des Schweins fand sich ein Ausfall der PAF-induzierten Depolarisation. Dagegen zeigte sich die Größenzunahme nach Kontakt zu PAF tendenziell gesteigert.

Schlussfolgerung: Während systemischer Inflammation ist das PAF-bewirkte (elektro-)physiologische Reaktionsmuster Neutrophiler verändert. Dies könnte ein neues Kennzeichen einer beanspruchten Immunantwort während Entzündung darstellen oder gar ursächlich an der Entwicklung einer Immundysfunktion während Sepsis beteiligt sein. Weitere Forschungsarbeiten sollten daher die beobachteten Effekte während humaner Sepsis sowie ihr zellfunktionelles Korrelat untersuchen, um die Basis für neue diagnostische oder therapeutische Ansätze zu schaffen.