Der Einfluss von Zigarettenrauchen auf die LPS-induzierte Expression von Toll-like-Rezeptor (TLR) 4 in humanen T-Lymphozyten und Monozyten

Zigarettenrauchen ist der Hauptrisikofaktor für die Entwicklung einer COPD. Die Häufigkeit der bakteriell-induzierten Exazerbationen nimmt Einfluss auf die Verminderung der Lungenfunktion und damit auf die Prognose der COPD-Erkrankung. Toll-like Rezeptor 4 (TLR 4) detektiert Bakterien und induziert damit protektive Immunantworten in Blutzellen.

In dieser Studie wurde der Einfluss von Zigarettenrauchen auf die Expression von TLR 4 in kultivierten peripheren Blut-Monozyten (PBMC) und T-Lymphozyten (Lymphos) vergleichend zwischen Nichtrauchern (NR, n=7), Rauchern (R, n=7) und COPD-Erkrankten (n=7) mittels RT-PCR, Western Blot und ELISA untersucht.

Wir konnten erstmals zeigen, dass TLR 4 in Lymphos als funktionsfähiger Rezeptor exprimiert wird. Diese Expression wurde in Anwesenheit des spezifischen TLR 4-Liganden und bakteriellen Endotoxins, LPS (Lipopolysaccharid; 1µg/ml) in PBMCs und in anti-CD3/anti-CD28/IL-12 aktivierten Lymphos gesteigert (p<0.05). Dieser Effekt war in beiden Zelltypen bei NR im Vergleich zu R und COPD erhöht (p<0,05); zudem konnte dieser LPS-induzierte Effekt durch Hemmung der MAPkinasen ERK-1/-2 (PD098059, 10µM) und p38^MAPK (SB203580, 1µM) blockiert werden.

Die LPS-induzierte Produktion von GM-CSF war in PBMCs von R und COPD im Vergleich zu NR vermindert (p<0.05) und wurde durch PD098059 reduziert (p<0,01).

Monozyten und T-Lymphozyten exprimieren TLR 4. LPS erhöht über die MAPkinasen-Signalwege ERK-1/-2 und p38^MAPK die Expression seines eigenen Rezeptors (TLR 4). Diese positive Rückkopplung ist bei Rauchern und COPD-Erkrankten gestört und das könnte die gehäufte Exazerbationsrate bei COPD erklären. Die Verabreichung von Agonisten des TLR 4 Signalwegs könnte in Zukunft möglicherweise die Exazerbationsrate bei COPD-Patienten vermindern.

Funding: Firma Bayer Vital