Hemmung der ATP-induzierten Inflammasomaktivierung in Blutmonozyten

• Antragstellerin: Professorin Dr. Veronika Grau
• Fachliche Zuordnung: Allgemein- und Viszeralchirurgie ; Herz- und Gefäßchirurgie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 313857722

Interleukin-1beta (IL-1beta) ist ein Zytokin von Monozyten/Makrophagen, das eine zentrale Rolle in der Infektabwehr spielt. Hohe IL-1beta-Konzentrationen tragen jedoch wesentlich zum systemischen Entzündungssyndrom bei, einer häufigen und lebensbedrohlichen Komplikation nach Trauma und ausgedehnten Operationen. Die Freisetzung von reifem IL-1beta hängt meist von zwei aufeinanderfolgenden Gefahrensignalen ab. Typische erste Signale sind Liganden von Toll-like Rezeptoren, die die Expression von zytoplasmatischem Pro-IL-1beta induzieren. ATP aus geschädigten Zellen ist ein traumaassoziierter zweiter Stimulus, der durch den ATP-Rezeptor P2X7 wahrgenommen wird. P2X7-Rezeptoraktivierung induziert die Bildung des Inflammasoms und die Aktivierung der Protease Caspase-1, die wiederum Pro-IL-1beta spaltet und die Freisetzung des reifen IL-1beta ermöglicht. Bei Entzündungen wird in der Leber C-reaktives Protein (CRP) produziert und in den Blutstrom abgebeben. Erhöhte CRP-Werte werden in der Klinik sehr häufig als Maß der Entzündung eingesetzt. CRP ist ein evolutionär stark konserviertes pentameres Protein, das ein Phosphocholinmolekül pro Untereinheit bindet. Unter experimentellen Bedingungen interagiert CRP mit bakteriellen Oberflächen und aktiviert Komplement, seine Funktion in vivo ist jedoch weitgehend unklar.Wir haben kürzlich herausgefunden, dass die Stimulation nikotinischer Acetlcholinrezeptoren mit klassischen nikotinischen Agonisten oder mit Phosphocholin die ATP-induzierte IL-1beta-Freisetzung inhibiert. Der nikotinische Stimulus verhindert die Ionenkanalfunktion des P2X7-Rezeptors über einen noch unklaren Signaltransduktionsweg. Vorläufige Ergebnisse weisen daraufhin, dass auch CRP effektiv die ATP-induzierte IL-1beta-Freisetzung inhibiert. Dieser Effekt scheint ebenfalls sensitiv gegenüber von nikotinischen Antagonisten zu sein. Interessanterweise liegt die halbmaximale inhibitorische Konzentration (IC50) von CRP bei etwa 4 mg/l, das entspricht Blutwerten, die im Grenzbereich zwischen krank und gesund liegen. Betrachtet man die molare Menge des an CRP gebundenen Phosphocholins, so ist CRP, das aus menschlichem Blut aufgereinigt wurde, mindestens eine Größenordnung effizienter als freies Phosphocholin.In diesem Projekt möchten wir 1) die molekularen Signaltransduktionswege entschlüsseln, über die nikotinische Stimuli die P2X7-Rezeptorfunktion inhibieren und folgende Hypothesen testen: 2) CRP ist ein potentes anti-inflammatorisches Molekül, dass die ATP-induzierte Freisetzung von IL-1beta aus Monozyten inhibiert. 3) CRP wirkt synergistisch mit dem gebundenen Phosphocholin und präsentiert dieses den nikotinischen Rezeptoren. Wir werden eine menschliche Monozytenzelllinie untersuchen sowie Monozyten aus dem Blut gesunder Freiwilliger. Das therapeutische Potential dieses neuen antiinflammatorischen Mechanismus werden wir in präklinischen Modellen für schwere Traumata untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen