Bedeutung von Toll-Like Rezeptor 4 (TLR4) für die pulmonale Zytokinexpression sowie für die Aktivierung von NFκB beim akuten Lungenversagen

Fragestellung: Im Rahmen einer gram-negativen Sepsis führt das Auftreten eines akuten Lungenversagens (ALI/ARDS) zu einer signifikanten Erhöhung der Mortalität. Es ist bekannt, dass Lipopolysaccharid (LPS) als Zellwandbestandteil von gram-negativen Bakterien die Expression verschiedener proinflammatorischer Mediatoren (TNF, IL-1β, IL-6, iNOS) induziert. Verschiedene Untersuchungen konnten zeigen, dass die Erkennung von LPS durch den Rezeptor CD14 und die Signaltransduktion in die Zelle über den Toll-Like Rezeptor 4 (TLR4) erfolgt. TLR4 spielt daher eine wichtige Rolle für die Mediatorinduktion bei Entzündungsreaktionen. Jedoch ist die Bedeutung von TLR4 für das Auftreten eines akuten Lungenversagens bisher nicht bekannt.

Material, Methoden: Zur Simulation eines akuten Lungenversagens wurden TLR4-defiziente (C3H/HeJ, TLR4-D) und Kontrolltiere (C3H/HeN, WT) mit LPS (20mg/kg KG) intraperitoneal stimuliert (genehmigt durch TVA der Bezirksregierung Köln). Nach 0h, 3h und 6h wurde die Proteinexpression von CD14 und TLR4 mittels Western-Blot-Analyse untersucht. Die pulmonale Aktivierung von NF? B wurde mittels Elektro-Mobility-Shift-Assays (EMSA) analysiert. Die Zytokin-mRNA (TNF, IL-1β, IL-6) und -Proteinexpression (IL-1β, IL-6) wurde mittels RNase Protektion Assay und ELISA bestimmt. Die mRNA-Expression und die Aktivität von iNOS wurden mittels RT-PCR bzw. Aktivitätsassay bestimmt.

Ergebnisse: Es konnte gezeigt werden, dass in einem Modell eines akuten Lungenversagens die Expression von CD14 in der Lunge in Folge einer LPS-Stimulation zu den Zeitpunkten 3h und 6h in den Kontrolltieren signifikant zunimmt, wohingegen keine Aktivitätszunahme in den TLR4-D Tieren beobachtet wurde. Die Expression von TLR4 bleibt dagegen unverändert. In den untersuchten Lungen der Kontrolltiere nimmt die Aktivierung von NFκB nach LPS-Applikation deutlich zu, wohingegen es nur zu einer geringen Zunahme der Aktivierung in TLR4-D Tieren kommt. Weiterhin wurde nach 3h und 6h eine deutliche Zunahme der Zytokin-mRNA- und Proteinexpression in der Lunge von WT-Mäusen im Gegensatz zu den TLR4-D Mäusen beobachtet. Die pulmonale iNOS mRNA-Expression und Aktivität waren in den WT-Mäusen 6h nach LPS-Gabe signifikant höher als in den TLR4-D Mäusen.

Schlussfolgerung: Diese Ergebnisse zeigen, dass Toll-Like Rezeptor 4 eine zentrale Rolle für die Entstehung eines akuten Lungenversagens im Rahmen einer gram-negativen Sepsis spielt.