Die LPS-induzierte TLR4- und IFNγ-Expression ist in T-Lymphozyten von COPD Erkrankten reduziert

Die Rate der bakteriell-induzierten COPD-Exazerbationen korreliert mit einer anhaltenden Verschlechterung des Krankheitszustandes. Der Toll-like Rezeptor 4 (TLR4) detektiert gram-negative Bakterien und induziert protektive Immunantworten in Leukozyten.

Das Ziel der Studie ist die Aufklärung der molekularen Basis für COPD Exazerbationen.

Dafür haben wir die durch Lipopolysaccharid (LPS, ein bakterielles Endotoxin und TLR4 Ligand) induzierte Expression von TLR4 und assoziierter Co-Faktoren im Rezeptorkomplex (MD-2, CD14) sowie von IFNγ in CD4+-T-Lymphozyten mittels RT-PCR, Western Blot und ELISA untersucht. CD4+-T-Lymphozyten wurden in vitro durch T-Zell-Rezeptor- und IL-12 Stimulation zu TH1-Zellen differenziert. Verglichen wurden gesunde Nichtraucher (NR) und Raucher ohne (R) und mit COPD (C) (alle n=10).

Die TLR4 Expression nimmt während der Differenzierung vom naiven zum TH1-Status zu, und dieser Effekt ist in R und C reduziert (jeweils p<0,01). Die TLR4 Expression in TH1-Zellen wird durch LPS zusätzlich induziert (p<0,01). Dieser Effekt ist bei N stärker als in R und C (p<0,01) und wird durch Inhibitoren des ERK-1/-2- und des p38MAPK-Signalwegs (PD098059, 10µM; SB203580, 1µM) reduziert. MD-2 wird Differenzierungs- und LPS- unabhängig in CD4+-T-Lymphozyten exprimiert. Die schwache CD14-Expression in naiven CD4+-T-Lymphozyten wird durch T-Zell-Rezeptor-Stimulation verstärkt (p<0,05). IL-12 und LPS haben keinen Einfluss auf die CD14 Expression. LPS induziert die Freisetzung von IFNγ in TH1-Zellen, und dieser Effekt ist reduziert in R und C im Vergleich zu N (jeweils p<0,01). Die LPS-induzierte IFNγ-Freisetzung in TH1-Zellen wird blockiert durch PD098059 und Polymyxin B, ein spezifischer Inhibitor der LPS/CD14/TLR4 Interaktion.

Diese Daten zeigen, dass die TLR4 Signaltransduktion die adaptive Immunantwort bei T-Zellen beeinflusst. LPS induziert die Expression von TLR4 über ERK- und p38-MAP-Kinase Signalwege. Diese positive Rückkopplung ist in TH1-Zellen von R und C reduziert. Das könnte sowohl die verminderte IFNγ-Freisetzung als Reaktion auf eine Stimulation mit LPS bei TH1-Zellen von R und C als auch die erhöhte Anfälligkeit von COPD-Erkrankten gegenüber bakteriellen Infekten und somit die erhöhten Exazerbationsraten erklären. Folglich könnte die therapeutische Behandlung mit Agonisten des TLR4-Signalwegs die Exazerbationsrate reduzieren.