Untersuchungen zur funktionellen Konversion von bakteriell re-programmierten humanen Monozyten

Abstract

Septische Erkrankungen werden durch eine initiale pro-inflammatorische Phase charakterisiert, welche von einer zweiten anti-inflammatorischen Phase abgelöst wird. Bekannt ist, dass im Rahmen der 2. Phase einer Sepsis Monozyten eine veränderte Funktionalität aufweisen können. Hierzu zählen unter anderem eine verminderte TNF Sekretion und eine verminderte Fähigkeit zur T Zell Stimulation. Es wird angenommen, dass diese anti-inflammatorische Phase einer Sepsis stark begünstigend auf das Auftreten nosokomialer Infektionen wirkt. In dieser Arbeit werden zwei eigene, unlängst publizierte Arbeiten näher beschrieben, welche zum einen bakteriell vor-stimulierte, sog. re-programmierte Monozyten in ihrer Funktionalität näher beschreiben und zweitens die Grundlage dazu legen, diese in vitro Beobachtungen auch in vivo tierexperimentell untersuchen zu können. Es zeigt sich, dass durch die bakterielle Re-Programmierung ein Monozyt mit einem distinkten Phänotyp entsteht, welcher zwar eine deutlich verminderte Fähigkeit zur Phagozytose besitzt, welcher aber gleichzeitig in der Lage ist, adaptive Immunantworten von T Zellen zu modulieren und das entstehende Zytokinmilieu hin zu einem TH17 dominierten Milieu zu verändern. Unsere Daten erweitern das gegenwärtige Wissen um die Re-Programmierung von Monozyten und weisen darauf hin, dass eine eingeschränkte Phagozytoseleistung von Monozyten ein Warnhinweis auf eine persistierende Immunsuppression ist und sich die Bestimmung der Phagozytosekapazität möglicherweise als Biomarker einer Sepsis eignen würde.

Septic diseases are characterized by an initial systemic pro-inflammatory phase followed by a period of anti-inflammation. In the context of the latter, monocytes have been described to display altered functions, including reduced TNF secretion and T cell stimulating capacities in response to recall antigens. This hyporesponsiveness is supposed to be detrimental for coping with secondary infections. We here characterize one in vitro modell system in which we studied re-programmed PBMC-derived monocytes with special focus on their phagocytic activity. In addition, we have implemented an in vivo model with humanized NOD SCID IL2Rg-/- mice which allows the generation of human surrogate monocytes that should enable future in vivo studies on the anti-inflammatory processes of a bacterial sepsis. We here show that bacterial re-progamming induces the emergence of a distinct monocytic phenotype with profound phagocytic impairments but a preserved ability for naïve T cell stimulation. The compromising effects on phagocytosis requires the presence of bacteria and are not mimicked by TLR4-ligation or exposure to isolated cytokines alone. Moreover, the impairments are specific for the engulfment of bacteria and coupled to a selective down-regulation of FcgR and scavenger receptor expression. Intriguingly, this monocytic phenotype contributes to the stimulation of a TH17-polarized adaptive immune response in the context of secondary infection. Our findings extend the current knowledge of monocytic re-programming and identify the phagocytic capacity of monocytes as a putative sepsis biomarker.