Pathogenerkennung im Liquorraum: Untersuchungen im Mausmodell der Pneumokokken-Meningitis

• Antragsteller: Professor Dr. Carsten Jürgen Kirschning; Professor Dr. Uwe Ködel
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Immunologie ; Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 315106912

Die bakterielle Meningitis zählt zu den zehn häufigsten infektiösen Todesursachen weltweit. Der wichtigste Erreger in Europa ist Streptococcus pneumoniae. Die Infektion des Liquor-gefüllten Subarachnoidalraums mit Pneumokokken löst eine massive Entzündungsreaktion aus. Die Mechanismen der Immunaktivierung sind bisher nur zum Teil entschlüsselt. Untersuchungen unserer Arbeitsgruppe zeigten, dass [i] Myd88, ein Adapterprotein, das in der Signalkaskade der Toll-like-Rezeptoren (TLR, außer von TLR3) eine Schlüsselposition inne hat, von essentieller Bedeutung für die Induktion der Immunantwort ist, und [ii] TLR2 und TLR4 (nicht aber TLR9) zur Aktivierung von Myd88 beitragen, aber nicht allein dafür verantwortlich sind. In Pilotexperimenten an TLR2-TLR4-doppeldefizienten Mäusen, die überdies eine Missense-Mutation im Unc93b1-Gen und folglich einen Funktionsverlust endosomaler TLRs aufwiesen (3d&TLR2/4-/- Mäuse), beobachteten wir eine massive Abschwächung der Entzündungsreaktion, vergleichbar mit der bei Myd88-defizienten Mäusen. Diese Befunde deuten auf eine wichtige Rolle endosomalen TLRs bei der Erkennung einer Pneumokokkeninfektion des Liquorraums hin. Die einzelnen, an diesem Prozess beteiligten endosomalen TLRs sind bisher unbekannt und sollen in diesem Forschungsvorhaben identifiziert werden. Zunächst wollen wir den Krankheitsphänotyp von transgenen Mäusen mit Funktionsausfällen singulärer oder mehrerer TLRs in unserem etablierten Mausmodell der Pneumokokken-Meningitis bestimmen. Im Einzelnen sollen folgende Mäusestämme zum Einsatz kommen und ihr Phänotyp mit dem der oben genannten 3d&TLR2/4-/-Mäuse verglichen werden: [ i] 3d, [ii] TLR3 -, TLR7-, TLR9-dreifach-defiziente Mäuse, [iii]TLR2-, TLR3-, TLR4-, TLR7-, und TLR-9- fünffach-defiziente Mäuse [iv] TLR13-defiziente Mäuse, [v] TLR2-, TLR13-doppelt-defiziente Mäuse, sowie [v] TLR2-, TLR4-, TLR13-dreifach-defiziente Mäuse. Im nächsten Schritt wollen wir die Reaktion humaner und muriner Makrophagen auf eine Exposition mit Streptococcus pneumoniae genauer analysieren. Dabei sollen die Makrophagen unter Bedingungen kultiviert und stimuliert werden, die denen im Subarachnoidalraum ähnlich sind. Diese Vorgehensweise gründet auf folgenden Erkenntnissen: [i] das Immunsystem von Mensch und Maus ist nicht identisch, und [ii] Makrophagen zeichnen sich durch eine hohe Plastizität aus, d.h. ihre Reaktion auf Stimuli wird entscheidend von ihrer Umgebung mitbestimmt. Bei den geplanten Experimenten soll der Phänotyp der Makrophagen (Expression von Oberflächenmarker, Produktion von Zytokinen, Zelltod) vor und nach einer Stimulation mit Pneumokokken erfasst werden. Überdies soll durch den Einsatz transgener Mäusezellen und pharmakologischer TLR-Antagonisten die Rolle endosomaler TLRs bei der Pneumokokken-induzierten Makrophagen-Aktivierung ermittelt werden. Von der Klärung dieser Fragen erwarten wir uns wichtige Erkenntnisse über die Immunregulation bei Infektionskrankheiten des Liquorraums.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen