| Permeabilitätsstörungen der aus Endothel- und Epithelzellen aufgebauten Blut-Luft-Schranke sind eines der Hauptkennzeichen des akuten Lungenversagens (ARDS=acute respiratory distress syndrome). Durch diese Schrankenstörung kommt es sowohl zu einer Einwanderung von Leukozyten in die Lungen als auch zu einem Ödem, was letztlich auch zur respiratorischen Insuffizienz führt. Während die entzündungsfördernde Wirkung von Prostaglandin E2(PGE2) im Allgemeinen sehr gut erforscht ist, finden sich vor allem in der Lunge protektive Effekte (Vancheri et al., 2004). Unsere Gruppe konnte in einer vor Kurzem erschienenen Arbeit zeigen, dass PGE2 die Barrierefunktion von humanen mikrovaskulären Lungenendothelzellen EP4-Rezeptor-vermittelt stärkt. Außerdem zeigten weitere Experimente, dass PGE2 in der Lage ist, die Pathogenese des LPS-induzierten Lungenversagens im Mausmodell zu verhindern. Trotz seiner Bedeutung ist wenig über die Wirkung von PGE2 auf Alveolarepithelzellen bekannt.
Meine Diplomarbeit widmet sich der Erforschung der Effekte von PGE2 auf die epitheliale Komponente der alveolaren Barrierefunktion und der Identifizierung des zuständigen EP-Rezeptorsubtyps.
Zu diesem Zweck wurden Alveolarepithelzellen aus männlichen BALB/c-Mäusen nach schon beschriebenen Protokollen (Corti et al., 1996; Marsh et al., 2009) unter zusätzlicher Anwendung einer negativen magnetischen Selektion isoliert. Die isolierten Zellen, bei welchen es sich hauptsächlich um Alveolarepithelzellen Typ II (AT2) handelte, wurden auf Laminin 1 sechs Tage lang kultiviert, wodurch sie zu Typ-I-ähnlichen Zellen transdifferenzierten (Demaio et al., 2009). Änderungen der epithelialen Barrierefunktion wurden mittels Electric Cell-Substrate Impedance Sensing (ECIS) gemessen. Die phänotypische Charakterisierung und die Ermittlung des EP-Rezeptorexpressionsmuster wurden unter Anwendung der Durchflusszytometrie vorgenommen.
Am Ende der Isolierung waren 89% der Zellen noch intakt. Nach sechs Tagen, während derer die Zellen auf Laminin 1 kultiviert wurden, bildeten sie eine dichte Monolayer mit einem Widerstand von typischerweise etwa 2000 Ω/cm². Die phänotypische Charakterisierung zeigte minimale Kontamination durch Alveolarmakrophagen, Endothelzellen und Fibroblasten. Interessanterweise zeigten die Zellen nach der Behandlung mit PGE2 einen rapide abnehmenden Widerstand. Dieser Effekt erwies sich als sehr potent; es zeigte sich ein um 20% herabgesetzter Widerstand bei einer Konzentration von 10 nM und ein in weiterer Folge irreversibler Verlust der Barrierefunktion bei 30 nM PGE2. Sowohl der EP2-Agonist Butaprost, als auch der EP4-Agonist ONO AE1-329 waren in der Lage, diesen Effekt ebenfalls hervorzurufen. Hier stellte sich heraus, dass nur die Rezeptorblockade mittels des EP2-Antagonisten PF-04418948 den Verlust der Barrierfunktion unterbinden konnte, während der EP4-Antagonist ONO AE3-208 keine diesbezüglichen Wirkungen hatte. Die Ergebnisse der Durchflusszytometrie zeigten, dass AT1-ähnliche Zellen sowohl EP2- als auch EP4-Rezeptoren exprimieren.
Zusammenfassend konnten wir zeigen, dass PGE2 EP2-Rezeptor-vermittelt den Zusammenbruch der alveolaren epithelialen Barrierefunktion induzierte. Gemeinsam mit den schon zuvor erhobenen Daten ergibt sich ein sehr komplexes Bild der modulierenden Auswirkungen von PGE2 auf die Blut-Luft-Schranke. Während PGE2 den vaskulären Teil der Barriere stärkt, wird die epitheliale Schicht durchlässiger, was auf einer unterschiedlichen Aktivierung der verschieden EP-Rezeptoren basiert. Um die physiologische Relevanz dieser EP2-vermittelten Permeabilitätssteigerung zu verstehen, sind weitere Untersuchungen unumgänglich.Dennoch deuten unsere vorläufigen Ergebnisse darauf hin, dass EP2-Antagonisten eine neue therapeutische Alternative in der Behandlung von Lungenerkrankungen, die durch eine eingeschränkte Barrierefunktion gekennzeichnet sind oder mit einer solchen einhergehen, darstellen könnten. |
