Phagozytose und Rezeptorexpression von Monozyten unter dem Enfluss künstlicher Kolloide und LPS in vitro

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Arbeit sind Untersuchungen zum Einfluss künstlicher Kolloide, Dextran, Hydroxyethylstärke (HES) und Gelatine auf die Phagozytoseleistung von Monozyten in vitro. Es wurden vergleichende Untersuchungen zwischen aus buffy coat isolierten Monozyten und Monozyten im Vollblut durchgeführt. In einem weiteren Ansatz wurden Rezeptorexpressionen von isolierten Monozyten nach Inkubation mit künstlichen Kolloiden bestimmt. Der Einfluss von Lipopolysaccharid (LPS) wurde in allen Versuchsansätzen ebenfalls untersucht.

Isolierte Monozyten wurden mit Dextran, HES und Gelatine jeweils in Konzentrationen von 10, 20 und 40 mg/ml inkubiert. Unter Berücksichtigung eines Einflusses von LPS (100 ng/ml) wurde die Phagozytosekapazität der Monozyten für fluoreszenzmarkierte Latex-Beads in einer durchflusszytometrischen Analyse untersucht: Die Ergebnisse zeigen eine signifikante Einschränkung der phagozytären Leistung unter steigenden Kolloidkozentrationen, bei Inkubation mit Dextran und Gelatine bereits in klinisch relevanten Konzentrationen von 10 mg/ml. Der Einfluss von LPS ist ebenfalls signifikant und führt zu einem zusätzlichen Rückgang der Phagozytose.

Bei den identischen Versuchsansätzen an Monozyten im Vollblut kam es hingegen zu einer Zunahme der phagozytären Kapazität unter steigenden Kolloidkonzentrationen. Dextran erhöht die phagozytäre Leistung von Monozyten in Konzentrationen von 10 mg/ml und 20 mg/ml sogar signifikant. Der stimulierende Einfluss der Kolloide ist auch unter LPS-Einfluss zu beobachten, wobei Dextran in einer Konzentration von 40 mg/ml zu einer eingeschränkten Phagozytose der Latex- Beads führt. LPS selbst führt zu einer signifikanten Phagozytosesteigerung. Die unterschiedliche Wirkung der Kolloide auf die Phagozytose von Monozyten in Abhängigkeit vom umgebenden Medium lässt auf einen entscheidenden Einfluss von im Serum vorhandenen Zytokinen sowie Komplementfaktoren und Antikörpern schließen. Vor allem der unterschiedliche Weg der rezeptorvermittelten Aufnahme und Phagozytoseinduktion von opsonierten und nicht opsonierten Partikeln scheint relevant zu sein.

In einem weiteren Ansatz wurden isolierte Monozyten mit Dextran, HES und Gelatine jeweils in der gleichen Konzentration von 10, 20 und 40 mg/ml inkubiert. Im Anschluss wurden sie mit fluoreszenzmarkierten Antikörpern für CD11a, CD16 und CD71 markiert und die Expression dieser Rezeptoren durchflusszytometrisch bestimmt. Der Einfluss von LPS (100 ng/ml) wurde ebenfalls berücksichtigt. Für keines der untersuchten Kolloide unabhängig von der Konzentration konnte hierbei ein signifikanter Einfluss festgestellt werden. Die Inkubation mit LPS führte, unbeeinflusst von allen Kolloiden, jedoch zu einer Reduktion der Expression von CD11a sowie zu einer gesteigerten Expression von CD16 und CD71.

In this study we investigated the influence of artificial colloids, dextran, hydroyethylstarch (HES) and gelatin, on phagocytosis of monocytes in vitro. Experiments were performed with isolated monocytes and in addition with monocytes in a whole blood assay. In another investigation we examined the surface expression of special receptors on isolated monocytes after incubation with artificial colloids. The influence of lipopolysaccharid (LPS) 100ng/ml was determined in all experiments. Isolated LPS-stimulated and unstimulated monocytes were incubated with dextran, HES and gelatin at 10, 20 and 40 mg/ml and fluorescent latex beads. Bead uptake was determined by flow cytometry using monocyte fluorescence intensitiy: Phagocytosis of latex beads was reduced by colloids in a dose dependent manner. In isolated monocytes incubated with dextran and gelatin reduction of bead uptake was significant even at the low concentration of 10 mg/ml. LPS reduced bead uptake in standard conditions and in addition with colloids sigificantly.

In whole blood samples bead uptake of stimulated and unstimulated monocytes was increased by all colloids in a dose dependent manner. Dextran increased bead uptake even in concetrations of 10 and 20 mg/ml significantly. Addition of LPS had similar effects. Just incubation with LPS and dextran at 40 mg/ml reduced phagocytosis of latex beads. LPS alone increased bead uptake significantly. Colloids and LPS show contrary effects on phagocytosis in whole blood and in isolated monocytes. The presence of cytocines, complement factors and antibodies in whole blood samples might be an explanation. Especially the different ways of phagocytosis and its induction by opsonised and unopsonised particles seem to be relevant.

In another investgation isolated monocytes cultured with dextran, HES and gelatin at 10, 20 and 40 mg/ml were marked with fluorescent antibodies for surface receptor CD11a, CD16 and CD71. Suface expression of these receptors was determined by flow cytometry. The influence of LPS (100ng/ml) has been examined as well: None of the colloids had a significant influence on receptor expression on monocytes. LPS alone reduced surface expression of CD11a and increased surface expression of CD16 and CD71.