Contribution of the separate complement pathways for outcome and negative effects on innate immune functions during sepsis
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem DFG Projekt konnten wesentliche neue Aspekte zum Beitrag der unterschiedlichen Komplementaktivierungswege zur Immunantwort in der Sepsis erarbeitet werden, sowie neue Erkenntnisse zur Wirkweise und zum Beitrag des späten Komplementaktivierungsproduktes C5a. Unsere Ergebnisse belegen, dass ein MBLA/C Doppelknockout vermutlich keinen wesentlichen Einfluss auf Outcome und wesentliche Immunfunktionen in der Sepsis haben. Desweiteren belegen unsere Daten, dass ein kompletter knockout der Komplementaktivierung mit einem drastischen Überlebensnachteil selbst in für gesunde Kontrolltiere nicht komplett letalen Sepsismodellen verbunden ist. Überraschenderweise zeigten unsere Ergebnisse eine neue, bislang nicht registrierte Rolle des Komplementfaktors D und damit des alternativen Komplementaktivierungsweges (Faktor D knockout) für einzelne Aspekte der Immunantwort in der Sepsis speziell im direkten Vergleich zu gesunden Tieren sowie zu Tieren mit einem Defekt im klassischen Aktivierungsweg (Faktor C1q knockout). Entgegen der früher postulierten Meinung, dass der alternative Aktivierungsweg im Wesentlichen eine Amplifikationsfunktion innehat, was z. Bsp. in Ischämie/Reperfusion Modellen gezeigt werden konnte, belegen unsere Daten hier erstmalig, dass dieser Aktivierungsweg, und speziell Faktor D, eine wichtige und differenzierte Kontrollfunktion speziell im direkten Vergleich zu einem knockout im klassischen Aktivierungsweg, für die Immunantwort in der Sepsis hat. Beide knockout Mausstämme, C1q sowie fD zeigten ein schlechteres Outcome in dem CLP Sepsismodell im Vergleich zu gesunden Kontrolltieren, sowie eine geringere Komplementaktivierung auf der Ebene C3, sowie eine fehlende frühe (3h post CLP) C5a Wert Erhöhung im Serum von septischen Tieren. Der Grund für das schlechtere Outcome allerdings war unterschiedlich: Interessanterweise zeigten fD-/- Mäuse eine völlig normale bakterielle Clearance 6h post CLP, während C1q-/- Mäuse geradezu von Bakterien überrannt wurden. Dieser relative Clerance-Vorteil im Vergleich zu C1q-/- Mäusen war zeitabhängig bei den fD-/- Mäusen, und 24h post CLP zeigten diese Mäuse einen deutlichen Nachteil im Vergleich zu C1knockout Mäusen und Kontrolltieren. Trotz der Tatsache, dass beide knockout Stämme einen relativen Defekt der Phagozytosekapazität von Phagozyten zeigten, konnten fD-/- Tiere diesen Nachteil durch eine deutlich signifikannte Steigerung der Neutrophileninfiltration in Blutbahn und Lunge 6h post CLP kompensieren was vermutlich die normale bakterielle Clearance zu diesem Zeitpunkt erklären kann. Interessanterweise zeigten fD-/- Mäuse trotz normaler bakterieller Last eine deutlich erhöhte Serum-Zytokinproduktion im Vergleich zu Kontrolltieren. Unsere Arbeitsgruppe konnte zeigen, dass der letztgenannte Effekt zumindest auf der Ebene der neutrophilen Granulozyten durch eine stärkere LPS-induzierte Aktivierung des Transkriptionsfaktors NfkB in vitro erklärbar war, begleitet von einer gesteigerten Zytokinproduktion dieser Zellen in vitro. Zusammenfassend konnten unsere erarbeiteten Ergebnisse erstmals eine differenzierte und kontrollierende Funktion des alternativen Aktivierungsweges, und hier speziell von Faktor D, für die Immunantwort in der Sepsis beschreiben. Die Arbeiten wiederlegen damit in gewisser Hinsicht das Dogma des rein amplifizierenden Charakters des alternativen Aktivierungsweges und legen damit eine fundamental neue Betrachtungsweise dieses Aktivierungsweges nahe. Dies hat unter Anderem direkte Implikationen für mögliche neue therapeutische Ansätze im alternativen Komplementaktivierungsweg. Weiterführende Untersuchungen zur Rolle von Faktor D und zu anderen Faktoren / Co-Faktoren des alternativen Aktivierungsweges sind daher aus unserer Sicht dringend geboten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Distinct involvement of p38-, Erk1/2 and PKC signaling pathways in C5a-mediated priming of oxidative burst in phagocytic cells. Cell Immunol 2007 Feb;245(2):63-9
Wrann C.D., Winter S. W., Barkhausen T., Hildebrand F., Krettek C., Riedemann N. C.
- The PI3K pathway exerts protective effects during sepsis by controlling C5a-mediated activation of innate immunity. J. Immunol. 2007 May 1;178(9):5940-8
Wrann C.D., Tabriz N., Barkhausen, T., van Griensven M., Kendoff D.O., Pape H.C., Guo R.F., Ward P.A., Krettek C., Riedemann N.C.
- The alternative complement activation pathway controls activation of host immune responses in experimental sepsis. Internationaler Sepsis Kongress Weimar, 09-12 Sept., 2009
Dahlke K, Sommerfeld O, Wrann CD, Sachse S, Bayer O, Winter S, Stahl GL, Ma YX, Botto M, Claus RA, Straube E, Reinhart K, Bauer M, Riedemann NC
- (2011). Distinct different contributions of the alternative and classical complement activation pathway for the innate host response during sepsis. J Immunol 2011, 186: 3066-3075
Dahlke, K., Wrann, C.D., Sommerfeld, O., Sossdorf, M., Recknagel, P., Sachse, S., Winter, S.W., Klos, A., Stahl, G.L., Ma, Y.X., et al.
