Ammoniak hemmt die LPS-induzierte Mikrogliaaktivierung und Transkription pro-inflammatorischer Zytokine in Astrozyten/Mikroglia Kokulturen

Einleitung: Die hepatische Enzephalopathie (HE) ist ein neuropsychiatrisches Syndrom und eine wichtige Komplikation bei akuten und chronischen Lebererkrankungen. Neuere Untersuchungen zeigen, dass Ammoniak, ein Haupttoxin der HE, Mikroglia zwar aktiviert, aber nicht die Transkription pro-inflammatorischer Gene wie z.B. inflammatorische Zytokine aktiviert (1). In der vorliegenden Studie wurde die Wirkung von Ammoniak, einem Haupttoxin der HE, auf die durch Lipopolysaccharid (LPS)-induzierbare Transkriptionssteigerung von Mikrogliaaktivierungsmarkern und Zytokinen sowie deren Sekretion überprüft.

Material und Methoden: Die mRNA Expression von Mikrogliaaktivierungsmarkern und pro-inflammatorischen Zytokinen wurden durch Realtime-PCR in mRNA-Präparationen kultivierter Mikroglia und Astrozyten und Zytokinkonzentrationen wurden im Zellkulturüberstand mit Luminex® Multiplex Zytokin Assays gemessen.

Ergebnisse: Die Behandlung kultivierter Mikroglia mit LPS (100 ng/ml, 18h) steigerte die Transkription des Mikrogliaaktivierungsmarkers CD14 und der Zytokine IL1α, IL1β, IL-6 und TNFα. In Mikrogliamonokulturen beeinflusste die gleichzeitige Behandlung mit NH4Cl (5 mmol/l) die LPS-induzierte Transkriptionssteigerung von CD14, IL1α, IL1β und IL6 nicht und verstärkte die TNFα mRNA-Spiegel signifikant gegenüber nur mit LPS-behandelten MIkroglia. Demgegenüber wurde In Astrozyten/Mikroglia-Kokulturen die durch LPS induzierten mRNA-Expressionssteigerungen von CD14, IL1α, IL1β, TNFα und IL6, nicht aber des anti-inflammatorisch wirksamen IL10 signifikant durch NH4Cl (5 mmol/l) gehemmt. Die LPS-induzierte Sekretion der Zytokine MCP1, TNFα, IL1α, IL1β, IL6 und IL10 differierte zwischen Astrozyten-, Mikroglia- und Astrozyten/Mikroglia-Kokulturen quantitativ und qualitativ. Während in LPS-behandelten Astrozyten überwiegend MCP1 und IL-6 im Zellkulturüberstand nachgewiesen werden konnten, fanden sich im Überstand LPS-behandelter Mikroglia zusätzlich die pro-inflammatorischen Zytokine TNFα, IL1αα und IL1β. Die gleichzeitige Behandlung kultivierter Mikroglia mit NH4Cl (5 mmol/l) verminderte die LPS-induzierten Konzentrationserhöhungen von MCP1 und der potentiell anti-inflammatorisch wirksamen Zytokine IL6 und IL10 im Überstand kultivierter Mikroglia. Demgegenüber wurde keine verminderte LPS vermittelte Freisetzung von MCP1, TNFα, IL1α, IL1β, IL6 und IL10 in Gegenwart von NH4Cl (5 mmol/l) in mit Astrozyten kokultivierten Mikroglia gefunden.

Diskussion: Ammoniak hemmt die durch LPS-induzierte Transkription pro-inflammatorischer Zytokine in Astrozyten/Mikroglia-Kokulturen aber nicht in monokultivierten Mikroglia. Die anti-inflammatorische Wirkung von Ammoniak auf Mikroglia könnte im Zusammenhang stehen mit der an post mortem Hirnproben von Zirrhosepatienten mit HE gemachten Entdeckung, dass Mikroglia bei HE aktiviert, aber nicht reaktiv ist und keine erhöhten zerebralen mRNA-Spiegel pro-inflammatorischer Zytokine gefunden werden (1).

Literatur:

[1] Zemtsova I, Görg B, Keitel V, Bidmon HJ, Schrör K, Häussinger D. Microglia activation in hepatic encephalopathy in rats and humans. Hepatology 2011; 54:204 – 215

Korrespondierender Autor: Görg, Boris

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