Charakterisierung der Pneumolysin-induzierten pulmonalen Entzündungsantwort in der Maus

Abstract

Streptococcus pneumoniae spielt weltweit eine dominierende Rolle als Erreger ambulant erworbener Pneumonien, die mit hoher Morbidität und Mortalität assoziiert sind. Wesentliche Ursache für die hohe Pathogenität von Streptococcus pneumoniae ist nach gegenwärtiger Erkenntnis das komplexe Muster und Zusammenspiel der Pneumokokken-assoziierten Virulenzfaktoren. Einer der wichtigsten pneumokokkalen Virulenzfaktoren ist Pneumolysin (PLY), ein intrazelluläres Protein, das nach Autolysin-induzierter Autolyse von Pneumokokken freigesetzt wird. In der folgenden Arbeit wurde untersucht, welchen Einfluss Organ-residente Alveolarmakrophagen im Vergleich zu aus dem Gefäßkompartiment alveolär rekrutierten Entzündungszellen (neutrophile Granulozyten, Monozyten) auf die PLY-induzierte akute Lungenschädigung in vivo haben. Hierzu wurden zwei Interventionsstrategien gewählt: (i) Vorbehandlung der Mäuse mit liposomalem Clodronat zur selektiven Depletion des Alveolarmakrophagenpools, (ii) Vorbehandlung der Mäuse mit funktionsblockierenden Antikörpern mit Spezifität für beta2- und beta1-Integrine, um die PLY-induzierte Rekrutierung neutrophiler Granulozyten bzw. Monozyten in das alveoläre Kompartiment zu inhibieren. Danach wurde den Tieren PLY oder sein nicht-zytotoxisches Derivat PdB intratracheal appliziert. Hierbei zeigte sich, dass die intratracheale Gabe von PLY im Gegensatz zu PdB zu einer Steigerung der Lungenpermeabilität (Schrankenstörung) und zu einer drastischen Depletion des residenten Alveolarmakrophagenpools führte, der eine konsekutive Repopulierung des Alveolarraums mit de-novo-rekrutierten zirkulierenden Monozyten folgte. Parallel induzierte die Behandlung mit PLY einen moderaten Zytokinanstieg in der bronchoalveolären Lavage-Flüssigkeit und und die Rekrutierung neutrophiler Granulozyten in den Alveolarraum. Die Depletion des Alveolarmakrophagenpools mittels liposomalen Clodronats hatte keinen Einfluss auf das Ausmaß der Lungenschädigung nach intratrachealer PLY-Gabe, so dass residente Alveolarmakrophagen zu der durch PLY induzierten Lungenschädigung im untersuchten Mausmodell nicht wesentlich beitragen. Eine Vorbehandlung der Mäuse mit anti-CD18- und anti-CD49d-Antikörpern zur Blockade des Leukozytenverkehrs in die Lunge hatte ebenfalls keinen Einfluß auf die PLY-induzierte Schrankenstörung. Die Gabe von anti-CCR2-Antikörpern konnte die Rekrutierung peripherer Monozyten in die Lunge und damit die Reexpansion des PLY-depletierten Alveolarmakrophagenpools wirksam blockieren, hatte aber keinen Einfluß auf die Rekrutierung neutrophiler Granulozyten und auf das Ausmaß der PLY-induzierten Schrankenstörung. Die Ergebnisse zeigen insgesamt, dass die Schädigung der Lunge durch intratracheal appliziertes PLY im untersuchten Mausmodell weitgehend unabhängig von Lungen-residenten Alveolarmakrophagen und alveolär rekrutierten Entzündungszellen erfolgt und vermutlich überwiegend durch direkte pneumotoxische Effekte von PLY auf die alveolo-kapilläre Barriere zustande kommt. Die CCL2-getrieben Monozytenrekrutierung trägt jedoch zur Regeneration des durch PLY-depletierten Alveolarmakrophagenpools bei und ist damit möglicherweise von Bedeutung für späte Reparaturprozesse. Pneumolysin (PLY) is a major virulence factor released by Streptococcus pneumoniae and has been implicated in the pathogenesis of pneumococcal pneumonia. In this study, we evaluated the contribution of newly recruited neutrophils and monocytes and resident alveolar macrophages to the pathogenesis of PLY-induced lung injury. Mice received either adhesion-blocking antibodies to inhibit alveolar leukocyte trafficking or liposomal clodronate to deplete alveolar macrophages before intratracheal application of native PLY or its noncytotoxic derivate PdB. We found that treatment with PLY but not PdB resulted in increased lung vascular permeability. In addition, PLY also induced a decrease in the resident alveolar macrophage population, and the recruitment of peripheral blood neutrophils and monocytes into the alveolar space. Blockade of PLY-induced alveolar leucocyte trafficking by pretreatment of mice with anti-CD18 plus anti-CD49d antibodies or depletion of circulating neutrophils did not attenuate the increases in lung permeability observed in response to intratracheal PLY. In addition, depletion of resident alveolar macrophages with clodronated liposomes did not reduce alveolar injury developing in response to PLY. PLY-induced lung injury was associated with only a small increase in bronchoalveolar lavage concentrations of cytokines. These data indicate that PLY-induced lung injury results from direct pneumotoxic effects on the alveolar-capillary barrier and is independent of both resident und recruited phagocytic cells.