Antikörper gegen Proteinase 3 induzieren eine granulozyten-mediierte Lungenschädigung-Etablierung eines experimentellen Modells der akuten Wegener´schen Granulomatose am Beispiel der permanent ventilierten und perfundierten Rattenlunge
Lade...
Datum
Autor:innen
Betreuer/Gutachter
Weitere Beteiligte
Beteiligte Institutionen
Herausgeber
Zeitschriftentitel
ISSN der Zeitschrift
Bandtitel
Verlag
Lizenz
Zitierlink
Zusammenfassung
Nach ihrer Erstbeschreibung durch Davies 1982 wurden die anti-neutrophilen zytoplasmatischen Antikörper (cANCA) erstmals 1985 von van der Woude mit dem Krankheitsbild der Wegener´schen Granulomatose (WG) in Verbindung gebracht. Wurde die Proteinase 3 (PR3) 1990 bereits als ihr Zielantigen identifiziert, so gelten cANCA gegen PR3 mittlerweile als hochsensitiver und spezifischer Seromarker für die WG. Des Weiteren wird diesen Autoantikörpern eine entscheidende pathogenetische Funktion für die Entstehung und die Chronifizierung der Erkrankung zugeschrieben. Da die Lunge einen der Hauptmanifestationsorte der WG darstellt, und es in schweren Fällen zum akuten Lungenversagen (ALI) kommen kann, sollte in der vorliegenden Arbeit ein Modell etabliert werden, mit dessen Hilfe die pulmonal stattfindenden pathophysiologischen Veränderungen im ALI in der WG reproduziert und die involvierten Mechanismen charakterisiert werden konnten. Um zu überprüfen, ob die permanent ventilierte und perfundierte Rattenlunge das hierfür geeignete Modell darstellen könnte, musste zunächst untersucht werden, ob die humanen neutrophilen Granulozyten (PMN) als Zielzellen für cANCA auch in der Rattenlunge zur Adhäsion befähigt waren. Die histologischen Analysen hierfür angefertigter Kryoschnitte von Lungen aus verschiedenen Versuchsgruppen zeigten deutlich, dass es zur erforderlichen Anheftung der humanen PMN-Zellen in der Rattenlunge kam und sich das Modell der permanent perfundierten und ventilierten Rattenlunge unter Ko-Perfusion von humanen PMN-Zellen für die Durchführung der vorliegenden experimentellen Arbeit sehr gut eignete. Vorversuche zeigten, dass die Vorinkubation der Granulozyten mit TNF& #945;, wodurch eine Translokation des Autoantigens PR3 an die Zelloberfläche bewirkt wurde, eine wichtige Voraussetzung für die Interaktion der neutrophilen Granulozyten mit cANCA darstellte. Als Surrogat für cANCA wurden murine monoklonale Anti-PR3-Antikörper eingesetzt. Während die Perfusion von cANCA per se oder unbehandelter Granulozyten zusammen mit cANCA keinerlei Effekt hatte, bewirkte die Injektion vorstimulierter Granulozyten in Kombination mit cANCA in den Lungen eine extreme Gewichtszunahme. Da auch TNF-vorbehandelte Granulozyten alleine sowie auch in Kombination mit einem Kontrollantikörper in der Lunge keine Veränderung auslösten, konnte davon ausgegangen werden, dass das sogar makroskopisch sichtbare Lungenödem auf eine spezifische Aktivierung PR3-exprimierender Granulozyten durch cANCA zurückzuführen war. Neben der Gewichtszunahme diente der Kf,c, der sog. Kapilläre Filtrationkoeffizient, als Indikator der Schrankenstörung. Durch Ko-Perfusion von TNF- geprimten neutrophilen Granulozyten und cANCA wurde eine extreme Steigerung des Kf,c verursacht. Die Tatsache, dass der pulmonalarterielle Druck hingegen konstant blieb, wies darauf hin, dass es sich hierbei um eine primäre endotheliale Schrankenstörung handelte, die nicht durch erhöhten Druck in der Pulmonalarterie verursacht worden war. Zur weiteren Charakterisierung der involvierten Mechanismen kamen Inhibitoren zum Einsatz, die zur Hemmung granulozytärer Mediatoren führen sollten, deren Beteiligung bei der Entstehung des Lungenödems diskutiert wird. Zunächst wurde die Beteiligung von reaktiven Sauerstoffspezies an der Entstehung des cANCA-induzierten Lungenversagens untersucht. Zum Einsatz kam DPI, ein spezifischer Inhibitor der NADPH-Oxidase, der die Entstehung von Superoxid-Anion verhindert. Dieses wird dann innerhalb dieser Kaskade von SOD in eine weniger aktive Form überführt. Sowohl DPI als auch SOD führten nach Gabe in das Perfusionssystem zu einer signifikanten Verringerung der Ausbildung eines Lungenödems. Folglich spielten Sauerstoffradikale eine sehr wichtige Rolle in diesem Modell der cANCA-induzierten pulmonalen Schädigung. Die Frage, ob das Enzym Elastase und sein Potential, humane Zellen zu schädigen, in diesem Modell involviert waren, wurde geklärt, indem der spezifische Elastase-Inhibitor AAPVCK zum Einsatz kam. In Gegenwart des Elastase-Inhibitors war das durch Perfusion cANCA-aktivierter Granulozyten induzierte Lungenödem deutlich gemildert. Dies deutete auf einen entscheidende Rolle dieses Enzyms im vorliegenden Modell hin. Die Hemmung der Leukotriene durch den 5-Lipoxygenase-Inhibitor MK886 hingegen konnte nicht verhindern, dass sich im Lungengewebe massiv Flüssigkeit infolge gesteigerter Permeabilität der Endothelien einlagerte. Zusammenfassend ist es gelungen, mit der permanent perfundierten und ventilierten Rattenlunge ein Modell der pulmonalen Wegener´schen Granulomatose zu etablieren, an dem eine pathogenetische Rolle für die cANCA-induzierte Granulozytenaktivierung belegt wurde. Darüber hinaus gelang es zu konkretisieren, dass granulozytär freigesetzte reaktive Sauerstoffspezies und Elastase an der Bildung der pulmonal-endothelialen Schrankenstörung beteiligt waren. Dies eröffnet Perspektiven zum künftigen Einsatz spezifischer Pharmaka beim Lungenversagen in der WG.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler 2011