Die Rolle der NF-κB-Aktivierung beim LPS-induzierten Zusammenbruch der Endothelbarriere

• Main Author: Leweke, Rhea
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: 2013
• Subjects: Sepsis; Cyclo-AMP; Endothel; Endotoxin; ddc:610
• Online Access: https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/frontdoor/index/index/docId/6885; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-83810; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:20-opus-83810; https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/files/6885/dissLeweke_2.pdf

Eine intakte Endothelbarriere ist eine unabdingbare Voraussetzung für die uneingeschränkte Funktion sämtlicher Organe. Wird die Barrierefunktion durch entzündliche Prozesse gestört, so kommt es zum Austritt von Gefäßflüssigkeit ins Interstitium. Dies resultiert in Organversagen und ist Mitverursacher der hohen Sterblichkeit bei systemischen Entzündungsreaktionen und Sepsis. Vorangehende Untersuchungen haben bereits wichtige Mechanismen aufgedeckt, die zum Barriereverlust führen (Schlegel et al., 2009). In dieser Studie wurde untersucht, ob die Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF ĸB für den LPS-induzierten Zusammenbruch der Endothelbarriere von Bedeutung ist. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass die Einwirkung von LPS in zwei verschiedenen Endothelzelllinien, den makrovaskulären PSEC sowie den mikrovaskulären HDMEC, zu einer signifikanten Aktivierung von NF ĸB führte. Dies wurde sowohl mittels Kernextraktionsversuchen als auch durch Immunfluoreszenzfärbungen nachgewiesen. Messungen des TER zeigten eine Abnahme des endothelialen Widerstands und folglich der Barrierefunktion nach Applikation von LPS, gefolgt von einer spontanen Regeneration der Barriere nach einer Inkubationszeit von 24 h. Eine Erhöhung des intrazellulären cAMP Spiegels durch Applikation von Forskolin/Rolipram verhinderte zwar die LPS induzierte Bildung interzellulärer Lücken, nicht jedoch die Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF ĸB. Vielmehr verstärkte eine cAMP Erhöhung sogar eine NF ĸB Aktivierung in HDMEC nach 4 h, ohne die Morphologie der Endothelzelljunktionen zu schädigen. Der selektive NF ĸB Inhibitor NBD Peptid vermochte im Gegensatz dazu die LPS induzierte NF ĸB Aktivierung deutlich zu hemmen, verhinderte allerdings weder die interzelluläre Lückenbildung noch den Abfall des TER durch LPS. Im Gegenteil – da unter Einwirkung von NBD Peptid die spontane Regeneration des TER nach LPS Applikation ausblieb, schienen barrierekompromittierende Effekte von LPS durch Hemmung der NF ĸB Aktivierung mittels NBD-Peptid sogar verstärkt zu werden. In Übereinstimmung mit diesen Ergebnissen hemmte auch die Repression von NF ĸB p65 durch eine spezifische p65 siRNA den LPS induzierten Zusammenbruch der Endothelbarriere nicht. Weitere NF ĸB abhängige Proteine wie VASP und Caveolin 1, deren Beteiligung am Pathomechanismus von anderen Arbeitsgruppen vorgeschlagen wurde, blieben in unseren Experimenten unter LPS Exposition unverändert. Zusammenfassend scheint die NF ĸB Aktivierung initial nicht entscheidend am LPS induzierten Zusammenbruch der Endothelbarriere beteiligt zu sein. Unsere Ergebnisse legen vielmehr nahe, dass die Aktivierung des Transkriptionsfaktors möglicherweise Teil eines „Rescue“ Mechanismus sein könnte. === An intact endothelial barrier is indispensable for the functioning of all organs. Inflammatory processes like sepsis lead to increased endothelial permability, causing edema which often result in organ failure. Previous studies uncovered important mechanisms leading to endothelial barrier breakdown (Schlegel et al., 2009). This study analyses if activation of NF ĸB is involved in LPS-induced damage to intercellular junctions. It is demonstrated that LPS leads to activation of NF ĸB in two different endothelial cell lines, PSEC and HDMEC, shown by nuclear extraction and immunofluorescence experiments. Measurements of TER visualise reduction of endothelial resistance and thus integrity of the endothelial barrier after application of LPS, followed by spontaneous regeneration after 24 hours. Increase of intracellular cAMP levels by application of Forskolin/Rolipram prevented LPS-induced intercellular gap formation, while activation of NF ĸB was not affected. Rather, increased cAMP levels intensified activation of NF ĸB in HDMEC after 4 h, without damaging morphology of endothelial cell junctions. The selective NF ĸB-inhibitor NBD-peptide prevented LPS-induced NF ĸB activation but not intercellular gap formation and reduction of TER. Because NBD-peptide blocked spontaneous regeneration of TER after LPS application, barrier compromising effects of LPS appeared to be intensified by inhibition of NF ĸB activation. In accordance with these results repression of NF ĸB p65 by siRNA did not prevent LPS-induced barrier breakdown. Other NF ĸB-dependent proteins like VASP and Caveolin-1, both suggested to be involved in the pathomechanism, remained unaffected. In summary, NF ĸB activation appears not to be initially involved in LPS-induced endothelial barrier breakdown. The results of this study suggest activation of NF ĸB might be part of a “rescue” mechanism.