Mechanismen der Freisetzung von Interleukin-1β nach Aktivierung des NLRP3-Inflammasoms in retinalen Pigmentepithelzellen

Abstract

Die Arbeit soll durch die Untersuchung des Freisetzungsmechanismus‘ von Interleukin-1β nach NLRP3-Inflammsomaktivierung Grundlagenerkenntnisse liefern. Diese Erkenntnisse sollen zur Entwicklung einer neuen therapeutischen Strategie bei atrophischer AMD (altersabhängiger Makuladegeneration) durch pharmakologische Inhibition des NLRP3-Inflammasoms beitragen. Geklärt werden soll insbesondere, ob IL-1β durch aktive Sekretion von lebenden RPE-Zellen oder passiv durch pyroptotische Zelllyse („terminal release“) freigesetzt wird. <br /> Die Untersuchungen fanden im Zellkulturmodell statt. Im Fokus standen zwei Zelllinien retinaler Pigmentepithelzellen. Die Freisetzung von IL-1β wurde durch unterschiedliche Trigger, wie chemisch induzierter LMP (lysosomaler Membranpermeabilisation), photooxidativ induzierter LMP, oxidativer Schädigung und P2X7-Rezeptoraktivierung, hervorgerufen. Mittels Überprüfung der Freisetzung von Interleukin-1β und Laktatdehydrogenase, einem permanent im Zytoplasma vorliegenden Enzym, konnten Rückschlüsse auf den Freisetzungsmechanismus gezogen werden. <br /> In den verwendeten Modellen der Aktivierung des NLRP3-Inflammasoms, einschließlich der chemisch induzierten lysosomalen Membranpermeabilisierung (Leu-Leu-OMe), der Lipofuszin-vermittelten photooxidativen Schädigung und der oxidativen Schädigung durch H₂O₂ (Wasserstoffperoxid), wurde eine Freisetzung von IL-1β ausschließlich in Assoziation mit einer Zelllyse beobachtet. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass IL-1β in retinalen Pigmentepithelzellen, unabhängig vom zugrundeliegenden Aktivierungsmechanismus des NLRP3-Inflammasoms, vorwiegend durch „terminal release“ ausgeschüttet wird. <br /> In Bezug auf die NLRP3-Inflammasomaktivierung durch H₂O₂ konnte zudem festgestellt werden, dass eine lysosomale Membranpermeabiliserung und eine zytosolische Cathepsin-B-Freisetzung beteiligt sind. <br /> Die Ergebnisse dieser Untersuchungen deuten darauf hin, dass eine NLRP3-Inflammasomaktivierung mit nachfolgender IL-1β-Freisetzung in humanen RPE-Zellen, unabhängig vom Aktivierungsmechanismus, in vitro immer mit dem Untergang der Zellen assoziiert ist. Die Inflammasomaktivierung könnte somit vor allem im atrophischen Spätstadium der AMD eine Rolle spielen. Diese Erkenntnisse sind wichtig, um die AMD-Pathogenese besser zu verstehen und um geeignete Krankheitsstadien für die klinische Evaluation von selektiven NLRP3-Inhibitoren als neuen therapeutischen Ansatz für die AMD zu identifizieren.