Modulation der Leukozytenrekrutierung durch PBA im LPS-Inflammationsmodell

Einleitung Inflammation und Infektion stellen heute noch die Hauptursachen für Mortalität im Neugeborenenalter dar. Dieser Effekt ist insbesondere verstärkt bei Frühgeborenen zu beobachten. Das Medikament 4-Phenylbuttersäure (PBA) hemmt den Stress im endoplasmatischen Retikulum (ER). Unser Ziel war es, die Effekte von PBA auf eine durch LPS induzierte Inflammation in vitro, in vivo und ex vivo zu untersuchen.

Methoden Die Transmigration muriner Granulozyten wurde nach Stimulation mit einem proinflammatorischen Zytokin KC und in Kombination mit PBA beurteilt. Die Zytokinspiegel von MCP-1, IL-6, TNF-α, KC (Maus) wurden im Serum sowie in Granulozyten und Endothelzellen (mPLMECs) mittels ELISA und qRT-PCR quantifiziert. Für die Intravitalmikroskopie wurden schwangere Mäuse mit LPS oder LPS und PBA vorbehandelt und anschließend die Leukozytenadhäsion der Mausfeten im Alter von E14 bis E18 in vivo quantifiziert. Die Transmigration humaner Granulozyten sowie die Leukozytenadhäsion wurde nach Stimulation mit IL-8 oder in Kombination mit PBA mittels Flusskammer quantifiziert. Die statistische Auswertung erfolgte mit 2-way-ANOVA oder Student"s t-test.

Ergebnisse Um die entzündungshemmende Eigenschaft von PBA zu überprüfen, wurde zunächst dessen Einfluss auf die Transmigration adulter Mausgranulozyten untersucht. Die Behandlung von PBA konnte die durch KC gesteigerte Transmigration um 43% reduzieren (P=0,001). Im murinen Granulozyten konnte PBA die durch LPS-induzierten proinflammatorischen Proteinspiegel von TNF-α um 44% gesenkt werden (P=0,002), währenddessen stieg im murinen Serum MCP-1 um 204% an (P=0,013). Da Endothelzellen eine zentrale Rolle in der Leukozytenrekrutierung spielen, wurde der Einfluss von PBA auf die Endothelzellen mPLMECs überprüft. Der durch LPS-stimulierte Anstieg von MCP-1 und IL-6 konnte durch die zusätzliche Gabe von PBA um 51 und 42% mitigiert werden (P<0,001, P=0,011), gleichzeitig wurde KC hochreguliert (P<0,001). Als nächstes wurde der Effekt von PBA auf die Leukozytenadhäsion intrauteriner Mausfeten mittels Intravitalmikroskopie untersucht. Die PBA-Behandlung zeigte ab einem Gestationsalter von E16 eine Reduktion der durch LPS-induzierten Leukozytenadhäsion um bis zu 61% (P=0,016). Als letzter Schritt wurde der Effekt von PBA auf humane Zellen überprüft. Analog zum murinen Modell konnten wir eine Reduktion der gesteigerten Leukozytenadhäsion nicht nur von Erwachsenen, sondern auch von Neugeborenen und Frühgeborenen durch die PBA Behandlung zeigen sowie eine Reduktion der gesteigerten granulozytären Transmigration bei Erwachsenen und Neugeborenen.

Diskussion Die medikamentöse Behandlung mit PBA zeigt einen deutlichen antiinflammatorischen Effekt auf die granulozytäre Transmigration und leukozytäre Adhäsion, sowie auf Veränderung des Zytokinmilieus hinsichtlich eines antiinflammatorischen Phänotyps im murinen und humanen Modell. Die Hemmung von ER-Stress könnte einen neuartigen Ansatz in der perinatalen Immunmodulation darstellen.

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Article published online:
26 November 2021