Mechanisms of alveolar protein clearance in isolated rabbit lungs : role of clathrin- and caveolae-mediated endocytosis of albumin by the alveolar epithelium
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Zusammenfassung
Die Entstehung einer proteinreiche Ödemflüssigkeit in den Alveolen ist eine Hauptkomponente im Rahmen der Erkrankung Acute Lung Injury/Acute Respiratory Distress Syndrome (ALI/ARDS), welche zu einer massiven Einschränkung des Gasaustausches führt. Der onkotische Druck im Alveolus steigt massiv an, hält vermehrt Wasser in den Alveolen zurück und die Situation verschlimmert sich weiter. Die Auflösung des Ödems und die Verminderung der Proteinkonzentration sind also wichtigste Punkte für das Überleben des Patienten, wobei die Mechanismen zur Senkung der Albuminkonzentration in den Alveolen nicht vollständig bekannt sind. In dieser Arbeit wurden die Prozesse der Albumin-Clearence aus dem alveolaren Raum in das Gefäßsystem unter Zuhilfenahme des Modells der isolierten, ventilierten und perfundierten Kaninchenlunge untersucht. Zusätzliche Experimente in humanen epithelialen A549 Zellen wurden parallel durchgeführt, um die besondere Rolle des alveolaren Epithels beim Albumintransport näher zu beleuchten. Durch Vernebelung wurde 125I-Albumin in die isolierten Lungen eingebracht und der Transport dieses Proteins von der alveolaren auf die vaskulare Seite mittels Gamma-Detektoren in Echtzeit gemessen, wobei diese sowohl um die Lunge (Abnahme der Counts während des 120 min dauernden Versuches) als auch um das Perfusat (Zunahme der Counts) platziert worden sind. In Kontrollexperimenten (37°C) wurden in 120 Minuten 29,8 ± 2,2% des eingebrachten 125I-Albumin aus der Lunge in das Perfusate transportiert. Bei 4°C (3,7 ± 0,4%) oder 22°C (16,2 ± 1,1%) Lungentemperatur verminderte sich diese Transportrate signifikant. Daraus folgerten wir, dass dieser Prozess aktiv stattfand, wobei keine veränderten passiven, parazellularen Vorgänge bei verschiedenen Temperaturen beobachtet wurden. Dieser Transportprozess war sättigbar und uni-direktional, da in die Alveolen eingebrachtes, 1000fach stärker konzentriertes natives Albumin, den Transport von 125I-Albumin ins Perfusate signifikant verminderte. Dagegen hatte die Administration von nativem Albumin in das Perfusat keine Wirkung auf die Transportrate. Die Aufnahme von 125I-Albumin in A549 Zellen wurde massiv eingeschränkt, wenn kompetitiv natives Albumin beigegeben wurde, was gleichfalls die Theorie einer rezeptorvermittelten Aufnahme des Proteins stützt. Die Transportrate von 125I-Albumin in der Lunge verminderte sich signifikant, wenn Transzytose Inhibitoren (Phalloidin oleate oder Monensin) durch Vernebelung eingebracht wurden. Daraus folgte, dass 125I-Albumin wahrscheinlich mittels Transcytose in intaktem Zustand durch das Epithel geschleust wird, da Messungen aus brochoalveolaren Lavagen die Unversehrtheit von 125I-Albumin ergaben und vernebelte Protease Inhibitoren keine Änderungen der Transportrate zufolge hatten. Ausgangspunkt jeder Transzytose ist entweder Clathrin- oder Caveolae-vermittelte Endozytose. Um deren Beteiligung zu eruieren, vernebelten wir Inhibitoren der Clathrin-vermittelten Endozytose (Chlorpromazine oder Phenylarsine oxide) in die Alveolen, was zu einer signifikanten Verminderung der Transportrate von 125I-Albumin führte. Auch in den Zellen (monolayer) führte die Gabe dieser Substanzen zu deutlich geringeren Aufnahmeraten von Albumin. Administration von Inhibitoren der Caveolae-vermittelten Endozytose (NEM oder Filipin) ins Gefäßsystem führte ebenfalls zu erniedrigten Transportraten vom alveolaren Teil in das Perfusat. Die Verabreichung dieser Inhibitoren zu A549 Zellen war ebenfalls mit einem Rückgang in der Aufnahmerate von 125I-Albumin vergesellschaftet. Darüber hinaus führte die Kombination von Inhibitoren unterschiedlicher Endozytosetypen in A549 Zellen sogar zu noch geringeren Aufnahmeraten von 125I-Albumin in die Zellen, so dass wahrscheinlich beide Typen der Endozytose für den Transport von Albumin durch die alveolo-kapillare Barriere vonnöten sind. Diese Daten zeigen, dass der Transport von Albumin von der alveolaren Seite in das Gefäßsystem aktiv mittels Transzytose von statten geht. Beide Subtypen der Endozytose sind in diesen Prozess involviert. Ein weiteres Verstehen dieser Vorgänge ist von hoher klinischer Relevanz, da das Unvermögen einer adäquaten Protein-Clearence bei Patienten mit ALI/ARDS eng mit den Überlebenschancen dieser Erkrankung zusammenhängt.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler 2007