Einfluss von Lipoteichonsäuren von Staphylococcus aureus auf die Proliferation von NSCLC-Zelllinien

Abstract

Infektionen mit grampositiven Bakterien beeinträchtigen die Überlebenszeit von Patienten mit nicht-kleinzelligem Lungenkarzinom (NSCLC). Lipoteichonsäuren (LTA) lassen sich als Bestandteil der Zellmembran grampositiver Bakterien den sog. pathogen-associated molecular Patterns (PAMPs) zuordnen und wirken proinflammatorisch. In dieser Arbeit wurde untersucht, wie sich LTA von Staphylococcus aureus in vitro auf die Proliferation der humanen Adenokarzinomzelllinie A549 und Plattenepithelkarzinomzelllinie H226 auswirken. Die Zellen wurden über verschieden lange Zeiträume mit LTA inkubiert und die Proliferation zum einen direkt durch automatisierte Zellzählung und zum anderen indirekt durch Bestimmung des Zellstoffwechsels sowie der Aktivität der zellulären DNA-Synthese mittels MTT- und BrdU-Assay quantifiziert. Des Weiteren wurde durch ELISA die Synthese von IL-8 unter LTA-Inkubation gemessen. Durch Einsatz monoklonaler Antikörper wurden die zellulären Oberflächen- und Signalmoleküle TLR2, TLR4 sowie IL-8 selektiv inhibiert und deren Effekt auf die Proliferation von A549 unter LTA bestimmt. Auch wurde die IL-8-Synthese unter TLR2- und TLR4-Blockade und LTA-Inkubation gemessen. Bereits unter Inkubation mit LTA in niedriger Dosierung ließ sich an A549 und H226 eine signifikante Zunahme von Proliferation und Zellmetabolismus beobachten. Auch die DNA-Syntheseaktivität wurde durch LTA leicht stimuliert. Dosisabhängig zeigte sich eine im Inkubationsverlauf ansteigende, signifikant vermehrte Synthese von IL-8 nach Stimulation mit LTA. Weiterhin konnte beobachtet werden, dass sich der LTA-induzierte Proliferationsanstieg sowohl durch TLR2- als auch durch IL-8-neutralisierende Antikörper aufheben lässt. Darüber hinaus zeigte sich der LTA-induzierte IL-8-Anstieg TLR2-abhängig. Die Interaktion von LTA mit NSCLC-Zellen könnte auch in vivo für die Progression des NSCLC von klinischer Bedeutung sein. LTA mediieren ihren proliferationssteigernden Effekt durch zelluläre Stimulation von TLR2 und Freisetzung von IL-8. Da auch IL-8 proliferationssteigernd wirkt, könnte das Tumorwachstum auf diese Weise parakrin und autokrin stimuliert werden. Da IL-8 zudem pro-angiogenetisch wirkt, könnten LTA in vivo die Vaskularisierung des Tumorgewebes begünstigen. Komorbide Patienten, welche an einem NSCLC und bspw. an einer Pneumonie leiden, könnten auf diese Weise von einer beschleunigten Tumorprogression betroffen sein. Der Einsatz von TLR2- und IL-8-Inhibitoren könnte den LTA-induzierten Proliferationsanstieg der Tumorzellen auch in vivo reduzieren. Infections caused by grampositive bacteria impair prognosis of patients suffering from non-small-cell lung cancer (NSCLC). As an integral cell wall component of grampositive bacteria lipoteichoic acids (LTA) belong to the so-called pathogen-associated molecular Patterns (PAMPs) and function proinflammatory. The aim of this work was to investigate the effect of LTA from Staphylococcus aureus on Tumor Proliferation in vitro using the human adenocarcinoma cell line A549 and squamous cell carcinoma cell line H226. The cells were incubated over different time periods with LTA and the Proliferation was quantified on the one Hand directly by direct cell counting (model: Casy® Cell Count) and on the other Hand indirectly by measuring metabolic activity as well as DNA-Synthesis by MTT- and BrdU-assay. Furthermore, cellular IL-8-synthesis after LTA-incubation was quantified by ELISA. The cell surface and Signal molecules TLR2, TLR4 and IL-8 were selectively inhibited by the use of monoclonal antibodies and their effect on Proliferation of A549 under the influence of LTA was quantified. Similarly IL-8-synthesis was measured under the influence of LTA and the Inhibition of TLR2 and TLR4. LTA incubated in low test concentrations already produced a significant increase of Proliferation and cell metabolism observed on A549 and H226. Also the activity of DNA-Synthesis was tendentially stimulated by LTA. LTA induced a dose-dependent significantly increased IL-8-synthesis during the course of incubation. In Addition the LTA-induced increase of cell Proliferation was neutralized by TLR2-blocking antibodies as well as by IL-8-blocking antibodies. Also it was observed that the LTA-induced IL-8-increase was depending on TLR2. The ligation of LTA to NSCLC cells could also be clinical relevant to the NSCLC Progression in vivo. The pro-proliferative effect mediated by LTA is dependent on cellular Stimulation of TLR2 and ligation of IL-8. Because of ist own pro-proliferative effect IL-8 could stimulate the Tumor growth by paracrine and autocrine pathways. Due to the pro-angiogenic effect of IL-8, LTA could stimulate Tumor vascularization in vivo. Thus comorbid patients who suffer from NSCLC and pneumonia could be affected by an accelerated Tumor Progression. The use of Inhibitors against TLR2 and IL-8 could reduce the LTA-induced increase of Tumor cell Proliferation also in vivo.