Die Rolle von IL-1ß bei der Aktivierung der MAP Kinase p38 in RSV infizierten Epithelzellen

Abstract

RSV stellt bis heute den wichtigsten Erreger von Infektionen des unteren Respirationstraktes bei Kleinkindern dar. Bis zum 3. Lebensjahr haben nahezu alle Kinder eine Infektion mit RSV durchgemacht 189, 190. Die Symptome reichen von milden grippalen Symptomen bis hin zu schweren Bronchiolitiden und Pneumonien. Im Rahmen der RSV Infektion kommt es zu einem Zusammenspiel unterschiedlicher Zellarten und Mediatoren. Dabei spielen Lungenepithelzellen sowie Alveolarmakrophagen eine entscheidende Rolle. Wir konnten in-vitro nachweisen, dass eine Infektion sowohl in Epithelzellen als auch Alveolarmakrophagen die Produktion proinflammatorischer Mediatoren induziert. Dabei zeigten sich deutliche Unterschiede bezüglich der gemessenen Konzentrationen von KC und IL-6 nach Infektion mit replikationsfähigen Viren und mit UV-inaktiviertem RS-Virus. Gemeinsam war beiden Versuchsreihen der zeitabhängige Anstieg der Mediatorkonzentrationen. Desweiteren gelang es uns nach RSV Infektion den direkten Zusammenhang zwischen einer Aktivierung der katalytischen Aktivität von p38 und Chemokin/Zytokinsekretion in MLE-12 Zellen nachzuweisen. Sowohl RSV als auch der Kontakt mit UV-inaktivierten RS-Viren führte zur Aktivierung der intrazellulären MAP-Kinase. Durch Inhibierung der p38 MAP Kinase mittels SB 203850 konnten wir einerseits einen deutlichen Rückgang der p38 Aktivierung als auch weit geringere Konzentrationen von KC im Zellüberstand nachweisen. Dies bestätigte unsere Vermutung, dass die p38 MAP Signalkaskade und deren Aktivierung einen wichtigen Teilschritt für die Sekretion von Mediatoren nach RSV-Kontakt darstellt. Die entstehenden Mediatoren sind wiederum in der Lage auf unterschiedliche Zellarten einzuwirken. Dieses Zusammenwirken ist für die Aufrechterhaltung der Infektion mit RSV von entscheidender Bedeutung. Als eines der wichtigsten proinflammatorischen Zytokine legten wir besonderes Augenmerk auf IL-1ß.

IL-1ß wird unter anderem von Alveolarmakrophagen nach RSV Infektion gebildet und ist in der u.a. auf Lungenepithelzellen einzuwirken. Dabei zeigen sich zellspezifische Reaktionsmuster. Während wir sowohl in LA-4 als auch MLE-12 Zellen die Produktion von KC mit zeitabhängigem Konzentrationsanstieg nachweisen konnten, erkennt man bezüglich der p38 MAP Kinase Aktivierung deutliche Unterschiede. In LA4-Zellen war diese erst nach 6 Stunden, in MLE-12 Zellen bereits nach 15 min zu detektieren. Letztendlich konnten wir den Einfluss von IL-1ß im Rahmen der RSV Infektion aber eher als gering einstufen, da die Neutralisierung von IL-1ß im Überstand von RSV-infizierten Alveolarmakrophagen keinerlei Einfluss auf die Mediatorproduktion von MLE-12 Zellen nach Inkubation mit diesen Überständen erkennen ließ.

Eine Infektion mit RSV lässt sich letztendlich nur dann verstehen, wenn alle involvierten Zellarten und Mediatoren und deren Wirkungen aufeinander berücksichtigt werden. Dies ist bis heute nicht abschließend gelungen und so wird RSV und die dadurch hervorgerufene Inflammation auch in Zukunft Gegenstand vieler weiterer Untersuchungen bleiben.

RSV is the most common cause of lower respiratory tract infection in infants. Up to the age of 3 the RS-Virus infects nearly every child. There is a wide variety of symptoms from sneezing and cough up to severe pneumonia.

Airway epithelial cells represent the primary cell target of respiratory syncytial virus infection but the virus is also able to infect alveolar macrophages. We were able to show, that RSV infection of macrophages and airway epithelial cells results in the expression of chemokines (small chemotactic cytokines) and cytokines e.g. IL-6 and KC.

Infection of alveolar epithelial cells with RSV also induced activation of p38 MAPK in alveolar epithelial cells which is followed by an up-regulation of chemokine and cytokine expression. Inhibition of p38 activation with SB 203580 reduced the RSV-induced KC secretion by mouse epithelial cells.

We were able to show, that IL-1ß, one of the most important pro-inflammatoric cytokines, is secreted by alveolar macrophages after RSV infection. IL-1ß is also able to induce the secretion of different mediators by alveolar epithelial cells. The neutralization of IL-1ß in the supernatant of RSV infected macrophages and the following incubation of MLE-12 cells with these supernatants leads to the same mediator pattern than without inhibitor. These results lead us to the conclusion, that IL-1ß has only a marginal role during the infection with RSV .