Infektion von primären humanen Bronchialepithelzellen (pBEC) mit Haemophilus influenzae (NTHi) führt zur Hochregulation mesenchymaler Marker – ein Hinweis auf infektionsassoziiertes epithelial-mesenchymales Remodeling

Einleitung: Die humane Lunge ist ständig Pathogenen ausgesetzt, die zu akuten oder chronischen Entzündungen führen können. Ein führender Keim ist hierbei non-typeable Haemophilus influenzae (NTHi). Bislang sind die Auswirkungen von Infektionen mit NTHi am humanen Bronchialepithel in Bezug auf chronische Gewebsumbauprozesse unzureichend untersucht, insbesondere fehlen Versuche mit primären humanen Zellen.

Methoden: Wir etablierten ein Modell der humanen Bronchialschleimhaut, indem wir bei Bronchoskopien von menschlichen Spendern gewonnene primäre Bronchialepithelzellen (pBEC) zunächst in Petrischalen kultivierten und anschließend ins Air-Liquid-Interface (ALI) überführten. Nach vier Tagen im ALI wurden die pBEC mit NTHi beziehungsweise Transforming-Growth-Factor-β (TGF-β) stimuliert. Im Versuchsverlauf wurden zu verschiedenen Zeitpunkten bis 20 Tage nach Stimulation Proben für Western Blot genommen. Als Referenzmarker für Zellen epithelialer Herkunft wurde E-Cadherin verwendet, für mesenchymale Zellen wurde Vimentin verwendet. Zur Untersuchung einer möglichen Beteiligung des SMAD3-Signalweges wurde zu verschiedenen Zeitpunkten die Expression von SMAD3 sowie dessen aktiver Form Phospho-SMAD3 im Western Blot untersucht.

Ergebnisse: Nach vier Tagen im ALI zeigte sich E-Cadherin im Western Blot stabil nachweisbar, während Vimentin im zeitlichen Verlauf abnahm und schließlich kaum mehr nachweisbar war. Nach Infektion mit NTHi wurde E-Cadherin weiterhin exprimiert. Vimentin war nach Stimulation mit NTHi und TGF-β im Vergleich zur Medium-Kontrolle deutlich erhöht. SMAD3 war in den Proben durchgehend exprimiert, während Phospho-SMAD3 nicht nachweisbar war.

Diskussion: Nach vier Tagen im ALI liegt eine stabile Epithelzellkultur vor, wie aus der geringen Nachweisbarkeit von Vimentin bei durchgehend starker E-Cadherin-Expression deutlich wird. Durch die Infektion mit NTHi wird, ebenso wie durch TGF-β, eine Umwandlung der Zellen zu einem mesenchymalen Zelltyp induziert. Interessanterweise scheint der SMAD3-Signalweg hierbei keine Rolle zu spielen.