Shifting der Adhäsionsmolekülexpression auf neutrophilen Granulozyten während deren Migration durch die verschiedenen Kompartimente der Lunge im Rahmen der akuten pulmonalen Inflammation

Abstract

Das ARDS ist trotz stetiger Optimierung der intensivmedizinischen Versorgung weltweit nach wie vor mit einer hohen Letalität von bis zu 46% behaftet. Der Verlauf der akuten pulmonalen Inflammation wird maßgeblich vom Ausmaß der PMN-Infiltration mitbestimmt. Die neutrophilen Granulozyten migrieren dabei mittels Adhäsionsmolekülen durch unter-schiedliche Lungenkompartimente: Aus dem Intravasalraum heften sie sich zunächst an das Endothel und durchwandern dieses. Anschließend gelangen die Neutrophilen durch das Interstitium und das Pulmonalepithel in die Alveole. Bisherige Kenntnisse zur Funktion einzelner Moleküle in der Lunge beziehen sich vor allem auf die transendotheliale Migration oder die Zellen in der Bronchiallavage als Endpunkt der Migration, lassen also keine durchgehende Verfolgung des Expressionsverlaufs zu. Zielsetzung dieser Arbeit war deshalb die differenzierte Untersuchung und Darstellung der Adhäsionsmoleküle auf den neutrophilen Granulozyten im Rahmen der vollständigen Durchwanderung der Lunge. Hierfür wurde bei Mäusen durch LPS-Inhalation eine Inflammation induziert. Mittels spezifischer Markierung in der Durchflusszytometrie konnte anschließend die Adhäsionsmolekülexpression von PMN-Populationen aus insgesamt vier verschiedenen Migrationsstadien erfasst werden: den intravasalen PMNs, endothelial adhärenten PMNs, interstitiellen PMNs und intraalveolären PMNs. Ergänzend wurden in vitro verschiedene Untersuchungen zur inflammatorischen und migratorischen Bedeutung der Adhäsionsmoleküle auf humanen Zellen durchgeführt. Es zeigten sich abhängig von Migrationsstadium und Molekül sehr variable Verläufe der Expression auf den Neutrophilen, was einen unterschiedlichen Impact der einzelnen Moleküle für die jeweiligen Migrationsschritte nahelegt. Während die Expressionen der Integrine CD11a und CD29 sowie die Expression des Selektin-Liganden CD162 und von PECAM-1 bzw. CD31 auf ihrem Weg in die Alveole abnahmen und demensprechend ihr Einfluss auf die PMN-Migration, steigerte sich die Expression von CD44 und CD172a. Letztere Adhäsionsmoleküle tragen vermutlich zur transepithelialen Migration und möglichen postmigratorischen Prozessen wie dem Patrouillieren am apikalen Alveolarepithel bei. CD47, CD54 und der leukozytäre Aktivierungsmarker CD11b waren im Interstitium maximal exprimiert, was für eine entscheidende Rolle bei der Interaktion mit Komponenten der Extrazellularmatrix und/oder bei der epithelialen basolateralen Adhäsion spricht. In vitro konnten die inflammatorische Bedeutung sowie migrationsbedingte Veränderungen der Molekülexpression auf humanen PMNs bestätigt werden. Die Daten dieser Arbeit zeigen erstmals die Adhäsionsmolekülexpression der PMNs abhängig von ihrem Migrationsstadium und liefern so den molekularen Hintergrund für das ganzheitliche Verständnis der PMN-Migration respektive die Basis für die Entwicklung und Verbesserung therapeutischer Strategien.