Nontypeable Haemophilus influenzae (NTHi) führt Caspase-1-abhängig zu einer gesteigerten Expression von Interleukin 1-beta (IL-1β) in Alveolarmakrophagen und humanem Lungengewebe – ein Hinweis für die Bedeutung des Inflammasoms bei respiratorischen Infektionen

Einleitung: Die humane Lunge ist permanent respiratorischen Pathogenen ausgesetzt, die zu akuten oder chronischen Inflammationsreaktionen führen können. Diese sind zum Teil durch das „Inflammasom“, einen heterogenen Proteinkomplex, vermittelt, dessen Aktivierung Caspase-1-abhängig zur Expression von Interleukin 1-beta (IL-1β) führt. Ein wichtiges respiratorisches Pathogen ist das gramnegative Bakterium nontypeable Haemophilus influenzae (NTHi), das insbesondere bei Patienten mit COPD chronische Inflammationsreaktionen und akute Exazerbationen begünstigt.

Methoden: Murine Alveolarmakrophagen (RAW 264.7) und humanes Lungengewebe wurden in vitro mit NTHi 10⁶cfu/ml stimuliert. 8h nach Infektion wurde ein Caspase-1-Inhibitor zugegeben. In den Überständen wurden mittels ELISA IL-1β, TNF-α und CXCL-2 gemessen, die Zellen wurden für Western Blots zum Nachweis von Caspase-1 verwendet.

Ergebnisse: Zell- und Gewebekulturexperimente zeigten eine signifikante Steigerung der IL-1β-Expression nach NTHi-in vitro-Infektion (RAW: Med 24h und 48h <16±0pg/ml vs. NTHi 24h 408±64pg/ml und NTHi 48h 717±72pg/ml, jeweils n=6, p<0,01). Caspase-1 wird etwa 60min nach der in vitro-Infektion aktiviert. Caspase-1-Inhibition (CI) führte zu einem signifikanten Abfall der IL-1β-Expression nach 24h (NTHi 24h 408±64pg/ml vs. NTHi+CI 24h 174±12pg/ml, n=6, p<0,01) und 48h (NTHi 48h 717±72pg/ml vs. NTHi 48h 432±49pg/ml, n=6, p<0,01). Die Expression von TNF-α und CXCL-2 konnte durch Stimulation mit NTHi ebenfalls gesteigert werden, eine Inhibition von Caspase-1 zeigte aber keinen signifikanten Effekt.

Diskussion: Die Ergebnisse zeigen, dass die Caspase-1-vermittelte IL-1β-Expression bei Infektionen mit NTHi im humanen Lungengewebe einen wesentlichen Mechanismus der Inflammationsreaktion darstellt, während andere Zytokine, wie TNF-α und CXCL-2, von der Caspase-1-Aktivierung unabhängig zu sein scheinen.

Ziel unserer zukünftigen Forschung wird es sein, die Bedeutung weiterer Proteinkomponenten des Inflammasoms für die NTHi-Infektion und den Einfluss anderer respiratorischer Pathogene, wie Chlamydia pneumoniae, auf die Aktivierung des Inflammasoms zu untersuchen. Besonders interessant wird dabei die Frage sein, ob und inwiefern respiratorische Koinfektionen über eine Aktivierung des Inflammasoms zu einer verstärkten Inflammationsreaktion führen können.