Die Bedeutung des Adenosinrezeptors A2B bei der Migration neutrophiler Granulozyten im Acute Respiratory Distress Syndrome

Abstract

Das akute Lungenversagen ist ein Erkrankungsbild, das häufig auf Intensivstationen auftritt und mit einer hohen Letalität vergesellschaftet ist. Charakterisiert ist das akute Lungenversagen durch eine generalisierte pulmonale Inflammation, die mit der Ausbildung eines Lungenödems einhergeht, welches nicht kardial, sondern durch die vermehrte Permeabilität der alveolär-kapillären Membranen bedingt ist und letztendlich zu einer schweren Gasaustauschstörung mit Hypoxämie führt. Man unterscheidet je nach Ausmaß der Hypoxämie zwischen Acute Lung Injury und Acute Respiratory Distress Syndrome. Da sich die Therapieoptionen bislang auf supportive Strategien beschränken, bieten sich hier kausale Forschungsansätze. Die bisherige Forschung zeigt, dass extrazelluläres Adenosin über vier Adenosinrezeptoren, A1, A2A, A2B und A3, das pulmonale Entzündungsgeschehen modulieren kann und somit eine Rolle in der Entstehung des Acute Lung Injury und Acute Respiratory Distress Syndrome einnimmt. In der vorliegenden Arbeit wurde die Bedeutung des Adenosinrezeptors A2B bei der Migration neutrophiler Granulozyten im Acute Lung Injury untersucht. Anhand von Migrationsversuchen in vivo wurde die Einwanderung neutrophiler Granulozyten in die Lungen von A2B-knock-out-Mäusen, Wildtypmäusen und chimären Mäusen untersucht. Des Weiteren wurden In-vivo-Versuche durchgeführt, um die Änderung der Permeabilität der alveolär-kapillären Membranen im akuten Entzündungsgeschehen darzustellen. Die Möglichkeit einer pharmakologischen Therapie wurde mit Versuchen in vivo und in vitro durch Gabe eines Agonisten und Antagonisten untersucht. Zuletzt erfolgten Transmigrationsversuche in vitro mit humanen Lungenzellen, anhand derer die Übertragbarkeit auf den Menschen geprüft wurde. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass extrazelluläres Adenosin über A2B-Rezeptoren protektiv wirkt. Es resultiert eine verminderte Migration neutrophiler Granulozyten in die Lungen und eine verminderte Permeabilität der alveolär-kapillären Membranen. Dies ist wird durch die Gabe eines Agonisten sowohl im murinen in vivo wie auch im humanen in vitro Versuch verstärkt. Die Ergebnisse der Transmigrationsversuche mit humanen Zellen bestätigen die Ergebnisse der In-vivo-Migrationsversuche. Die Ergebnisse geben erste Hinweise für eine Übertragbarkeit der gewonnen Erkenntnisse auf den Menschen und für eine mögliche pharmakologische Therapie. Dies eröffnet neue Ansatzpunkte zur Forschung und zur Durchführung klinischer Studien.

Acute lung failure is a common disorder on intensive care units and is associated with a high mortality. It is characterized by a general pulmonary inflammation accompanied by a lung edema that is not caused by a cardiac insufficiency but by increased permeability of the alveolar capillary membrane. This results in severe dysfunction of the oxygen exchange ultimately leading to hypoxemia. Depending on the severeness of the hypoxemia one distinguishes between acute lung injury (ALI) and acute respiratory distress syndrome (ARDS). Because the therapy options have been limited to supportive strategies so far there is an opportunity for a new approach to research. Current research shows that extracellular adenosine modulates the pulmonary inflammation through four adenosine receptors, A1, A2A, A2B and A3, and might therefore play a role in the development of ALI and ARDS. This thesis describes the impact of the adenosine receptor A2B on the migration of neutrophil granulocytes in ALI. The migration of neutrophil granulocytes into the lung tissue was shown in in vivo experiments with A2B-knockout-mice, wild type and chimeric mice. Further in vivo experiments were conducted to demonstrate the change in permeability of the alveolar capillary membrane in an acute inflammatory process. The potential of a pharmacological treatment was analyzed using in vivo and in vitro experiments where an agonist or antagonist was applicated. Finally, transmigration in vitro assays with human lung cells were conducted to study whether the results could be transferred to patients. The results of this thesis show that extracellular adenosine has a protective effect through the adenosine receptor A2B resulting in a decreased migration of neutrophil granulocytes into the lung and also decreased permeability of the alveolar capillary membrane. This process is reinforced when treated with an agonist in both the murine in vivo as well as the human in vitro assay. The results of the transmigration assay with human lung cells confirm the results of the in vivo migration assay. The results imply that the findings can be transferred to humans and could be valuable for the development of a potential pharmacological treatment. This leads to new starting points in research and for clinical studies.