Expression der Toll-like-Rezeptoren 2/4 und deren Signalmoleküle auf oralen Plattenepithelkarzinomzellen

Abstract

Porphyromonas gingivalis ist ein gramnegatives anaerobes Bakterium, welches in der Mundhöhle vorkommt und eine Schlüsselrolle bei der Entstehung der Parodontitis einnimmt. Die Toll-like-Rezeptoren (TLR) 2 und 4 sind als Teil der initialen Immunantwort an der Erkennung von pathogenen Keimen und der daraus resultierenden Induktion von Entzündungsreaktionen beteiligt. Ein möglicher Zusammenhang zwischen Parodontitis und oralen Plattenepithelkarzinomen wird diskutiert. Ziel dieser in vitro-Studie war es, die Expression der Toll-like Rezeptoren 2 und 4 (TLR2 und TLR4) nach Stimulation auf immortalisierten humanen gingivalen Keratinozyten (IHGK) und einer oralen Plattenepithelkarzinom-Zelllinie (SCC-25) nachzuweisen. Nach 24-stündiger Inkubation mit deren spezifischen Agonisten, d. h. für TLR2 das synthetische triacylierte Lipopeptid Pam3CSK4 (Pam3CysSerLys4), für TLR4 das Lipopolysaccharid von E. coli (LPS) und bakteriellen Bestandteilen von P. gingivalis, (Präparate von dessen Zellmembran), wurden die Zellen mittels Durchflusszytometrie und Western-Blot untersucht. Zur weiteren Aufklärung des Signalmechanismus wurde die Expression des TLR-Signalmoleküls Interleukin-1-Rezeptor-assoziierte Kinase 1 (IRAK1) analysiert. Hierzu wurden die Zellen ebenfalls mit den TLR2- und TLR4-Agonisten und der Zellmembran von P. gingivalis stimuliert und nach 24 h mittels Durchflusszytometrie und Western-Blot analysiert. Weiterhin wurden spezifische Inhibitoren gegen TLR2 und TLR4 eingesetzt, um deren Einfluss auf die Expression von IRAK1 zu zeigen. Die Expression von TLR4 änderte sich im Vergleich zur Negativkontrolle nicht oder nur sehr geringfügig. Die Expression von TLR2 nach Stimulation mit der Zellmembran von P. gingivalis war ebenfalls im Wesentlichen unverändert. Die Expression von IRAK1 in SCC-25 Zellen hingegen wurde signifikant induziert durch die Zellmembran von P. gingivalis plus ± TLR2-Inhibitor. Die Stimulation mit der Zellmembran von P. gingivalis plus TLR4-Inhibitor löste keine signifikante Expressionsveränderung aus. Die Analyse der IHGK ergab eine statistisch signifikante Induktion von IRAK1 nach Stimulation mit der Zellmembran von P. gingivalis. Aus den hier gezeigten Ergebnissen lässt sich schließen, dass die Zellmembran von P. gingivalis eine Hochregulation von IRAK1 induziert. Der Rezeptor, in dessen Signalweg IRAK1 involviert ist, konnte nicht eindeutig geklärt werden, da weder der TLR2 noch der TLR4 Ligand eine Hochregulation von IRAK1 auslöste und eine Inhibierung weder von TLR2 noch von TLR4 mittels blockierender Antikörper diesen Effekt wesentlich beeinflussen konnte. Dieses Resultat ließe sich damit erklären, dass TLR2 mit TLR1/6 bei der Aktivierung Bindungskomplexe eingeht. Möglicherweise ist eine Inhibierung des TLR2 bzw. TLR4 als einzelne Proteine nicht ausreichend, um die IRAK1 Hochregulation zu blockieren.