Endotheliale Funktionsstörung : Wirkung von Auto-Antikörpern (ANCA)

Abstract

Die in Zusammenhang mit dem Krankheitsbild der Wegenerschen Granulomatose, einersystemischen Vaskulitis, regelmäßig nachgewiesenen Auto-Antikörper (ANCA: antineutrophilcytoplasmic antibodies ) aktivieren neutrophile Granulozyten in-vitro undinduzieren die Freisetzung reaktiver Sauerstoffspezies und enzymatischer Metaboliten. Nebenihrer diagnostischen Bedeutung wurde so eine pathogenetische Funktion bei der Entstehungder ANCA-assoziierten Vaskulitiden vermutet. In der vorliegenden Arbeit sollte der Effektder Interaktion von ANCA aktivierten humanen Granulozyten und Endothel auf dieendotheliale Barrierenfunktion in einem Zweikammer-System untersucht werden, wobei hierdie Albumin-Permeabilität verschiedener endothelialer Monolayer als Ausdruck derendothelialen Integrität überprüft wurde.So konnten ANCA aktivierte Granulozyten bei RLEC ( rat lung endothelial cells )-Monolayern eine Schädigung der endothelialen Barrierefunktion hervorrufen, sichtbar alsdeutlicher Anstieg der Albumin-Permeabilität. Bei HUVEC ( human umbilical veinendothelial cell ) - und RCEC ( rat coronary endothelial cell ) - Monolayern konnte keinsignifikanter Anstieg der Albumin-Permeabilität induziert werden. CharakteristischeEigenschaften des Endothels, wie die unterschiedliche Empfänglichkeit von mikro- undmakrovaskulärem Endothel oder von organspezifischem Endothel auf entzündliche Stimuli zureagieren, können eine Ursache für die divergierenden Reaktionen der Endothelzell-Monolayer sein. Weiterhin wurde untersucht, über welchen Mechanismus ANCA aktivierteGranulozyten die endotheliale Integrität schädigen. Durch die Blockade des für die festeBindung der Granulozyten am Endothel entscheidenden endothelialen AdhäsionsmolekülsICAM-1 wird ein Anstieg der Permeabilität vollständig verhindert. Sowohl eine Hemmungder NADPH-Oxidase mit DPI (Diphenyleneiodium chloride) als auch eine Metabolisierungder reaktiven Sauerstoffspezies durch die Superoxid-Dismutase (SOD) verhindern denpermeabilitätssteigernden Effekt von ANCA. SOD hatte eine geringgradig stärker hemmendeWirkung, was damit erklärt werden könnte, dass neben der Bildung über die NADPHOxidasenoch andere Quellen für reaktive Sauerstoffspezies existieren. Diese Ergebnissestützen die Hypothese, dass ANCA, Granulozyten vermittelt, eine deutliche Störung derendothelialen Integrität verursachen. Zudem konnte gezeigt werden, dass dieser Effektabhängig von der endothelialen Adhäsion der neutrophilen Granulozyten und dergranulozytären Freisetzung reaktiver Sauerstoffspezies ist. Associated with Wegeners Granulomatosis, a systemic vasculitis, auto-antibodies (ANCA: anti-neutrophil cytoplasmic antibodies ) activate neutrophile granulocytes and induceneutrophile release of reactive oxygen species and enzymatic metabolites in-vitro. Besidestheir diagnostic relevance, a pathogenic function in disease development has been postulated.In the present work the impact of the interaction of ANCA-activated human granulocytes andendothelial cells on the endothelial barrier function has been investigated in a twocompartmentchamber system. The transendothelial flux of albumin served as an indicator ofendothelial integrity.The confrontation of ANCA-activated granulocytes and RLEC ( rat lung endothelial cells ) -monolayer caused a severe damage of endothelial barrier function, apparent as a distinctincrease of transendothelial albumin flux. On HUVEC (human umbilical vein endothelialcell) or RCEC (rat coronary endothelial cell) - monolayer, ANCA-activated granulocytescould not provoke any significant increase of transendothelial albumin flux. Endothelialcharacteristics, such as the different susceptibility to inflammatory injury, may be underlyingthe variable endothelial reactions to the interaction with ANCA-activated granulocytes. Next,the mechanisms of ANCA-induced, granulocyte-mediated endothelial damage, werecharacterized by pharmalogical intervention. Function blocking antibodies targeting ICAM-1,critical for the firm adhesion of granulocytes to the endothelium, prevented the increase oftransendothelial Albumin flux. The inhibition of the NADPH odxidase and subsequentlygeneration of reactive oxygen species, with DPI (Diphenyleneiodium chloride), as well as themetabolism of reactive oxygen species with SOD (superoxid dismutase), prevented theANCA-induced increase in endothelial barrier dysfunction. The mildly stronger inhibitingeffect of SOD could be explained by the existence of reactive oxygen species-generatingsystems beside the NADPH oxidase.These investigations support the hypothesis that ANCA-activated granulocytes can causesevere endothelial barrier dysfunction. Furthermore it has been demonstrated, that the ANCAeffect depends on neutrophile adhesion to the endothelium and the neutrophile release ofreactive oxygen species