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URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2006/3498/


Experimentelle Untersuchungen zu Zell-Zell-Interaktionen von Pulmonalepithelien und Granulozyten

Ludwig, Michael


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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Medizinisches Zentrum für Innere Medizin, Medizinische Klinik II
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 21.08.2006
Erstellungsjahr: 2006
Publikationsdatum: 20.09.2006
Kurzfassung auf Deutsch: Im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit stand der Einfluss bronchialer und alveolarer Epithelzellen auf das Reaktionsverhalten neutrophiler Granulozyten. Im Rahmen vieler inflammatorischer Prozesse und Krankheitsbilder spielen PMN eine entscheidende Rolle. Den Einfluss der Epithelzellen auf das Reaktionsverhalten der PMN untersuchten wir im Hinblick auf die Aktivierung destruktiver granulozytärer Zellreaktionen. Wir bestimmten die Freisetzung von Sauerstoffradikalen (respiratory burst) und Elastase (Degranulierung) in den jeweiligen Zellüberstand und konnten feststellen, dass Bronchialepithelzellen eine generelle Hemmung dieser Zellreaktionen hervorrufen. Dabei konnten wir zeigen, dass ein ICAM-unabhängiger, direkter Zell-Zell-Kontakt einen weitaus größeren Einfluss der Epithelzellen zuließ, als Stimulationen in Epithel-geprimter Nährlösung. Die pharmakologische Inhibierung der Genese antiinflammatorischer Mediatoren durch die Bronchialepithelzellen ergab sowohl bei Blockade der Cyclooxygenase als auch der 5-Lipoxygenase keine Änderung im granulozytären Verhalten. Durch Antagonisierung der Stickstoffmonoxidgeneration konnten wir allerdings den regulatorischen Einfluss der Bronchialepithelzellen bei fMLP-induzierter PMN-Aktivierung aufheben. NO mit seinen in der Literatur beschriebenen paradoxen Eigenschaften, scheint wohl je nach Konzentrationsgefüge aktivierenden bzw. hemmenden Einfluss zu nehmen. Des Weiteren konnten wir belegen, dass auch exogenes Adenosin bei den Regulationsvorgängen eine wichtige Rolle spielt! Zum einen hemmt bei Induktion mit fMLP exogenes Adenosin den respiratory burst und die Degranulierung, zum anderen konnten wir in Kokulturen den inhibitorischen Effekt der Bronchialepithelien durch Adenosin-Desaminase aufheben.

Zum Vergleich des Einflusses von Bronchial- und Alveolarepithel auf PMN wurden von uns auch Alveolarepithelzellen untersucht. Interessanterweise zeigte sich, dass bei fMLP-induzierter Degranulierung eine gesteigerte Aktivität beobachtet werden konnte. Inhibierung der Cyclooxygenase sowie der Thromboxangenese nahmen keinen Einfluss auf dieses den B2B gegensätzliche Verhalten, jedoch wurde nach Blockade der
5-Lipoxygenase auch hier der beobachtete Einfluss der Alveolarepithelien auf die Granulozyten antagonisiert.

Weshalb sich die beiden Pulmonalepithelien unterschiedlich verhalten ist unklar. Möglicherweise sollen Granulozyten in den Bronchien noch keine Aktivierung erfahren, sondern erst am Ort des Geschehens, nämlich in den Alveolen, um dort inflammatorischen Foki mit unvermindertem Potential zu begegnen.
Kurzfassung auf Englisch: The aim of the present study was to investigate the influence of bronchial und alveolar epithelial cells on the behaviour of PMN. In the context of many inflammatory processes and disease patterns PMN play a crucial role. The influence of the epithelial cells on the behaviour of PMN was investigated with regard to the activation of destructive granular cell-reactions. We assessed the release of oxygen radicals (respiratory burst) and elastase (degranulation) into the respective supernatant and were able to establish that bronchial epithelial cells excite a general inhibition of these cell-reactions. Thereby we could show, that an ICAM-independent direct cell-cell-contact allowed a greater influence of the epithelial cells than stimulation in epithelial-primed medium. The pharmacological inhibition of the genesis of antiinflammatory mediators by bronchial epithelial cells revealed no change of the granular behaviour regardless of blocking the cyclooxygenase or the 5-lipoxygenase. But by antagonizing the nitrate monoxide generation we were able to neutralize the regulatory influence of bronchial epithelial cells on PMN-activation induced by fMLP. As described in the literature NO possesses paradox properties and it seems activating or inhibiting influence depends on the concentration. Furthermore we could demonstrate that exogenous adenosine also plays an important role in the regulation processes. Firstly respiratory burst and degranulation are inhibited by adenosine when induced with fMLP and secondly we were able to neutralize in co-cultures the inhibitory effect of the bronchial epithelial cells by adenosine desaminase.

For comparison of the influence of bronchial and alveolar epithelial cells on PMN we also analyzed alveolar epithelial cells. Interestingly we established that fMLP induced degranulation caused an increased activation. Inhibition of the cyclooxygenase as well as the thromboxane genesis had no influence on this to the B2B oppositional behaviour. But blocking the 5-lipoxygenase antagonized the observed influence of the alveolar epithelial cells on the PMN.

The reason for this different behaviour of the two pulmonal epithelials is unknown. Maybe there should be no first PMN activation in bronchial segments but in more attractive alveolar parts by what especially there a most efficient activity against inflammatory foci is possible.