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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-76370
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2010/7637/


Regulation des Chemokins CC-Ligand-2 im pulmonalen Entzündungsverlauf durch alveolär rekrutierte Monozyten

CCR2-positive monocytes recruited to inflamed lungs downregulate local CCL2 chemokine levels

Wellmann, Sandra


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Freie Schlagwörter (Deutsch): Monozyten , Exsudatmakrophagen , Leukozytenrekrutierung , Chemokinregulation , CCL2
Freie Schlagwörter (Englisch): monocyte , exudate macrophage , leukocyte traffic , chemokine regulation , CCL2
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Sonderforschungsbereich 547 "Kardiopulmonales Gefäßsystem"
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 19.04.2010
Erstellungsjahr: 2009
Publikationsdatum: 11.06.2010
Kurzfassung auf Deutsch: Für die entzündungsgetriebene Monozytenrekrutierung ins Gewebe besitzen das CC-Chemokin CCL2 und sein Rezeptor CCR2 eine Schlüsselfunktion. CCR2-tragende Monozyten folgen bei pulmonalen Entzündungsprozessen einem CCL2-Gradienten in die Alveolen. Demgegenüber sind die Faktoren für die Regulierung von Dauer und Intensität der alveolären Monozytenrekrutierung weitgehend unbekannt.
Die aktuelle Studie untersuchte die alveoläre Monozytenrekrutierung und das intraalveoläre CCL2-Konzentrationsprofil im Mausmodell der akuten pulmonalen Inflammation. Ein inflammatorischer Stimulus mit E. coli Lipopolysaccharid (LPS) wurde Mäusen von unterschiedlicher CCR2-Genexpression (Wildtyp- und CCR2-defizienten Mäuse) intratracheal verabreicht. Nach verschiedenen Zeitintervallen wurden die Mäuse getötet und bronchoalveoläre Lavageflüssigkeit (BALF) gewonnen.
Wildtypmäuse zeigten eine dosis- und zeitabhängige Steigerung der alveolären Monozytenakkumulation im Verlauf der LPS-induzierten Alveolitis. Die parallel untersuchten CCL2-Spiegel der BALF blieben hingegen auf einem mittleren Niveau konstant. Bei in gleicher Weise behandelten CCR2-defizienten Mäusen verhielten sich die untersuchten Parameter umgekehrt. Eine fehlende Steigerung der alveolären Monozytenzahl ging mit einer signifikanten dosis- und zeitabhängigen Zunahme der CCL2-Konzentration in der BALF einher.
Um die Rolle einer Blockade der Rezeptorfunktion von CCR2 in verschiedenen Kompartimenten zu analysieren, wurde Wildtypmäusen neben LPS der funktionsblockierende CCR2-Antikörper MC21 entweder systemisch (intraperitoneal) oder intratracheal verabreicht. Wildtypmäuse, die eine systemische Vorbehandlung mit dem CCR2-Antikörper MC21 erhielten, zeigten nach intratrachealem LPS-Stimulus wie CCR2-defiziente Mäuse einen fehlenden Monozytenanstieg bei hohen CCL2-Spiegeln in der BALF. Eine selektive CCR2-Funktionsblockade im Alveolarraum durch intratracheale Instillation des Antikörpers (entsprechend einer CCR2-Blockade alveolär residenter und rekrutierter Zellen), führte zu keiner Beeinträchtigung der alveolären Monozytenrekrutierung jedoch zu deutlich erhöhten CCL2-Spiegeln im Alveolarraum im Vergleich zur Kontrolle.
Diese Daten weisen darauf hin, dass der Rezeptor CCR2 im Rahmen der LPS-vermittelten pulmonalen Inflammation nicht nur für die beobachtete Monozytenchemotaxis in die Alveolen von Bedeutung ist, sondern auch maßgeblich an der Reduktion von CCL2-Konzentrationen im Alveolarraum beteiligt ist. Um herauszufinden, welche CCR2-exprimierende Zellart diese Reduktion vermittelt, wurden Wildtyp- und CCR2-defiziente Mäuse einer reziproken Knochenmarkstransplantation unterzogen und in das Versuchsmodell eingesetzt.
Chimäre CCR2-defiziente Mäuse (Zellen des Alveolarraums CCR2-negativ, zirkulierende Monozyten CCR2-positiv) demonstrierten nach LPS-Behandlung einen drastischen Anstieg der alveolären Monozytenzahl bei geringen CCL2-Spiegeln in der BALF ähnlich wie Wildtypmäuse. Bei chimären Wildtypmäusen (Zellen des Alveolarraums CCR2-positiv, zirkulierende Monozyten CCR2-negativ) war die alveoläre Monozytenakkumulation deutlich reduziert bei stark erhöhten alveolären CCL2-Spiegeln wie in CCR2-defizienten Mäusen. Folglich konnte die Funktion der Minderung intraalveolärer CCL2-Konzentrationen den CCR2-exprimierenden Blutmonozyten zugeordnet werden, die während der Entzündung in die Alveolen rekrutiert werden.
In zusätzlich durchgeführten In-vitro-Versuchen gelang der Nachweis, dass aus Wildtypmäusen isolierte periphere Blutmonozyten in Abhängigkeit von funktionsfähigen CCR2-Rezeptoren rekombinantes CCL2-Protein in Kultur verbrauchen können. Demgegenüber waren Monozyten aus CCR2-defizienten Mäusen hierzu nicht in der Lage.
Insgesamt sprechen die in vivo und in vitro erhobenen Daten für folgenden Feedback-Mechanismus zur Regulation von Dauer und Intensität der entzündungsgetriebenen alveolären Monozytenrekrutierung: CCR2-positive Blutmonozyten werden bei der LPS-induzierten Entzündungssequenz entlang eines CCL2-Chemokin-Gradienten in die Alveolen rekrutiert, wo sie den lokalen CCL2-Spiegel durch Verbrauch reduzieren und damit ihre weitere alveoläre Akkumulation limitieren.
Kurzfassung auf Englisch: The CC chemokine ligand-2 (CCL2) and its receptor CCR2 are essential for monocyte trafficking under inflammatory conditions. However, the mechanisms that determine intensity and duration of alveolar monocyte accumulation in response to CCL2 gradients in inflamed lungs have not been resolved. To determine the potential role of CCR2-expressing monocytes in regulating alveolar CCL2 levels, we compared leukocyte recruitment kinetics and alveolar CCL2 levels in wild-type and CCR2-deficient mice in response to intratracheal LPS challenges. In wild-type mice LPS elicited a dose- and time-dependent alveolar monocyte accumulation accompanied by low CCL2 levels in bronchoalveolar lavage fluid (BALF). In contrast, LPS treated CCR2-deficient mice lacked alveolar monocyte accumulation, which was accompanied by relatively high CCL2 levels in BALF. Similarly, wild-type mice that were treated systemically with the blocking anti-CCR2 antibody MC21 completely lacked LPS-induced alveolar monocyte trafficking that was associated with high CCL2 levels in BALF. Intratracheal application of anti-CCR2 antibody MC21 to locally block CCR2 on both resident and recruited cells did not affect LPS-induced alveolar monocyte trafficking but led to significantly increased BALF CCL2 levels. Reciprocally bone marrow-transplanted, LPS-treated wild-type and CCR2-deficient mice showed a strict inverse relationship between alveolar monocyte recruitment and BALF CCL2 levels. In addition, freshly isolated mouse monocytes were capable of integrating CCL2 in vitro. LPS-induced alveolar monocyte accumulation is accompanied by monocytic CCR2-dependent consumption of CCL2 levels in the lung. This feedback loop may limit the intensitiy of monocyte recruitment to inflamed lungs and play a role in the maintenance of homeostasis.