Charakterisierung der Endotoxin induzierten Toleranzentwicklung von humanen monozytären Zellen

Abstract

Ziel der vorliegenden Arbeit war die Etablierung eines Modells zur Untersuchung der Endotoxin-Toleranz von monozytären Zellen über einen Zeitraum von bis zu sieben Tagen, um die Persistenz der Veränderungen über mehrere Zellgenerationen zu untersuchen und ob die Endotoxin-Toleranz durch Inhibitoren der Histonmodifikation (Trichostatin A und Decitabine) modifiziert werden kann.<br /> Hierzu wurde in humanen, immortalisierten monozytären Zellen (THP-1) durch Zugabe von LPS (1 mg/ml) eine Endotoxin-Toleranz induziert und über einen Zeitraum von sieben Tagen die Immunantwort und Zellvitalität unter Zugabe von oben genannten Inhibitoren untersucht. Das gewählte THP-1 Modell erscheint zur Untersuchung der längerfristigen Effekte einer Endotoxin-Toleranz prinzipiell geeignet, die Endotoxin-Toleranz lässt sich in diesem Modell etablieren und die Persistenz über einen Zeitraum von sieben Tagen, bis zu drei Zellteilungen, beobachten. Anhand der proinflammatorischen Zytokine IL1-β und TNF-α lässt sich eine anhaltende Herabregulation im Rahmen der Endotoxin-Toleranz nachweisen. Diese scheint nicht durch eine anhaltend verminderte Vitalität der Endotoxin stimulierten Zellen bedingt zu sein. Eine führende oder zunehmende Antiinflammation als Motor der Endotoxin-Toleranz ließ sich nicht nachweisen. Die verminderte Stimulierbarkeit der THP-1 Zellen lässt sich durch Zugabe von Inhibitoren der Histonmodifikation nicht modifizieren, diese haben zudem keine signifikante Auswirkung auf die Vitalität der Zellen. Die nachweisbar anhaltende Immunparalyse spricht für eine Weitergabe der Endotoxin-Toleranz über mindestens drei Zellgenerationen hinaus, ein relevanter Auswascheffekt der Toleranz durch Zellteilung lässt sich nicht darstellen, was eine epigenetische Modifikation als Ursache der anhaltenden Endotoxin-Toleranz nahelegt. Neben der veränderten Immunantwort scheint auch der Metabolismus der Zellen zumindest kurzfristig verändert zu sein. Möglich wäre eine Selektion von antiinflammatorisch polarisierten Monozyten oder eine Veränderung der Polarisation durch Endotoxin Exposition. Durch anhaltende immuno-metabolische Veränderungen, die über Zellgenerationen hinweg vererbt werden, lässt sich die im Menschen beobachtete, teils Monate anhaltende Immundefizienz im Rahmen des CARS nachvollziehen.