Untersuchungen zu direktem und indirektem Zelltod von Monozyten bei Phagozytose von E. coli

Hintergrund: Bei Phagozytose von Bakterien können Effektorzellen (Monozyten) durch Apoptose abgetötet werden; ein Phänomen, welches Phagozytose-induzierter Zelltod (PICD) genannt wird, und welches das Schicksal des Wirtsorganismus in der Infektion mitgestaltet. Unsere Arbeiten zeigten, dass neonatale Monozyten hinsichtlich PICD wesentlich unempfindlicher waren als adulte Monozyten. Hypothese: Da beim Erwachsenen die PICD-Rate die Phagozytose-Rate übersteigt, findet indirekter, nicht-kontaktabhängiger (TNF-alpha?) vermittelter „bystander-Kill“ unter Monozyten statt. Methodik: Isolierte humane Monozyten, periphere mononukleäre Zellen, humane bzw. murine phagozytierende Zelllinien unterschiedlichen Differenzierungsgrades (MM6, THP-1, J774A.1) wurden mit gfp oder eos-p exprimierenden E. coli (letztere pH-sensitiv; damit Nachweis des Farbumschlages bei Eintritt ins Phagolysosom) infiziert. Zellen wurden in Kultur genommen und Apoptose-/Nekroseraten durch Annexin-V/Propidiumiodid- (PI), Vybrant- oder TUNEL-Färbungen sowie Nachweis von hypodiploider DNA (Nicoletti) durchgeführt. In Transwell-Platten (0,2µm) wurde untersucht, ob die Apoptose durch direkten Kontakt (cis) und/oder lösliche Faktoren (trans) stattfindet. Ergebnisse: In Monozyten von Erwachsenen fand cis-Apoptose nach Infektion mit gfp-E. coli im Vergleich zu Kontrollen nach 6 (5,27 (±1,25) vs. 0,45 (±0,15), p<0,05; n=5) und 24 Stunden 19,35% (±5,36) vs. 0,52% (±0,34), p<0,05) statt. Cis-Nekrose trat nach 24 Stunden in 8,91% (±1,95) vs. 2,55% (±1,82, p<0,05) auf. Trans-Apoptose trat in ko-kultivierten Monozyten ebenfalls bereits nach 6 Stunden auf (3,28% (±2,3) vs. 0,52% (±0,34, p<0,05)). Wurden gfp-E. coli ohne Zellen im Transwell ko-kultiviert, fand sich ebenfalls trans-Apoptose in 3,48% (±1,7) der Monozyten (p<0,05 vs. Kontrollen). In keinem Falle wurde eine trans-Nekrose beobachtet. Der Phagozytose-Index der Zelllinien war mit humanen Monozyten vergleichbar (MM6 59%, THP-1, 32%, J-774A.1 64%). Nach Phagozytose von eos-p und gfp-E. coli fand sich cis-Apoptose (MM6 5,12% (±0,05), THP-1 7,88% (±0,9), J774A.1 8,9% (±2,3, alle p<0,05 vs. Kontrollen) und cis-Nekrose (alle p<0,05 vs. unbehandelte Zellen). Trans-Apoptose trat in MM6 und THP-1 (p<0,05 vs. Kontrolle), trans-Nekrose trat nicht auf. Bei neonatalen Monozyten war die phagozytose-assoziierte TNF-Produktion im Vergleich zum Erwachsenen deutlich reduziert (1263ng/ml (±365) vs. 559ng/ml (±272; p<0,05). Der anti-TNF-alpha Antikörper Etanercept senkte die die cis-Apoptose bei adulten Monozyten, MM6, THP-1 um ca. 45% (p<0,05 vs. Bakterien), die trans-Apoptose um ca 20%. Konklusion: PICD wird ohne direkten Kontakt mit Bakterien induziert. E. coli können ohne direkten Zellkontakt Apoptose in Monozyten auslösen. In die Induktion der PICD durch cis- und trans-Apoptose ist der TNF-alpha Signalweg involviert.