Der kurzfristige Effekt der Alpha-1-Antitrypsin Substitutionstherapie auf die Degranulierung von neutrophilen Granulozyten

Einleitung: Das α₁-Antitrypsin (AAT) ist ein Akute-Phase-Glykoprotein und einer der wichtigsten Proteinaseninhibitoren im Serum. Die autosomal co-dominante Vererbung des α1-Antitrypsinmangels (AATM) bedingt verringerte AAT-Konzentrationen im Serum und Gewebe, wodurch es zu einer Verschiebung des Proteasen-Antiproteasen Gleichgewichts kommt, welches die Ursache für die frühzeitige Entwicklung eines Lungenemphysem darstellt. Die wöchentliche, intravenöse Substitution von humanem, aufgereinigtem AAT stellt eine Therapieoption dar, um den protektiven Plasmaspiegel aufrechtzuerhalten. Neben seiner Hauptfunktion, als Inhibitor der neutrophilen Elastase, besitzt AAT immun-modulatorische Eigenschaften, insbesondere auf neutrophile Granulozyten (PMNs). Das Ziel dieser Studie ist es, den kurzfristigen Effekt der wöchentlichen Substitutionstherapie auf die Aktivierung und Degranulierung von PMNs zu untersuchen.

Methoden: Aus dem peripheren Blut von elf AATM-Patienten (FEV1 [%] 38,1 ± 14,33; GOLD Stadien II-IV) wurden PMNs, vor und nach der Substitution, mittels Standardprotokollen isoliert. Nach vierstündiger Stimulation mit LPS, IL-8 und Phorbol-12-Myristate-13-Acetat wurden die Zellkulturüberstände mittels ELISAs auf die Sekretion von IL-8, Matrix Metallopeptidase 9 (MMP-9) und Myeloperoxidase (MPO) quantifiziert. Zusätzlich wurden vor und nach der Substitution Standard-Entzündungsmarker, MMP-9, MPO und der Tissue inhibitor of Metalloproteinases 1 (TIMP-1) aus dem Serum bestimmt.

Ergebnisse: Die Serum-Analysen ergaben einen signifikanten Anstieg von MMP-9 und MPO zwei Stunden nach der Substitution, wobei gleichzeitig eine signifikante Reduktion von TIMP-1 gemessen werden konnte. Die PMN-Stimulation zeigten keinen kurzzeitigen Einfluss auf die Degranulierung. Eine Wochenverlaufs-Analyse eines AATM-Patienten bestätigten den rapiden Anstieg von MMP-9 und MPO im Serum und konnten zusätzlich eine Abhängigkeit der Degranulation von PMNs mit der AAT-Konzentration aufzeigen.

Ausblick: Der Substitutions-bedingte rapide Anstieg von MMP-9 und MPO im peripheren Blut könnten zum schnellen Abbau/Oxidation von AAT führen und dem gewünschten Effekt der Therapie entgegen wirken. Diese posttranslationalen Modifizierungen von AAT ist das Ziel weiterer Analysen.