Funktion leptomeningealer Makrophagen bei der Pneumokokken-Meningitis: eine Populations- und Funktionsanalyse

• Antragsteller: Professor Dr. Uwe Ködel
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie ; Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie ; Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432002731

Die Pneumokokken-Meningitis (PM) ist eine der gefährlichsten Infektionserkrankungen des Zentralnervensystems. Hauptverantwortlich dafür ist die durch die Pneumokokken-Infektion ausgelöste massive Entzündungsreaktion, die zu zerebralen Gewebeuntergängen und ungünstigen klinischen Verläufen führt. Die PM stellt vornehmlich eine Erkrankung der an das Hirnparenchym angrenzenden Hirnhäute dar. In diesem „Grenzgebiet“ sind zahlreiche unterschiedliche Immunzellsubpopulationen zu finden. Sogenannte „border-associated macrophages“ (BAM) stellen die dominante Zellgruppe dar. Aufgrund ihrer strategisch wichtigen Lokalisation und ihres umfassenden Repertoires an Mustererkennungsrezeptoren scheinen BAM essentielle Wächterzellen und Immunregulatoren bei der PM zu sein. Makrophagendepletionsversuche in Tiermodellen der PM lieferten jedoch widersprüchliche Befunde, was möglicherweise auf Unterschiede im Studiendesign und der Methodik zurückzuführen ist. Untersuchungen in einem Zebrafisch-Modell der PM sowie Pilotuntersuchungen unserer Arbeitsgruppe im Mausmodell und an isolierten Makrophagen demonstrierten, dass die BAM-Population im Verlauf einer Pneumokokken-Infektion deutlich abzunehmen scheint und Pneumokokken per se zytotoxisch auf Makrophagen wirken können. Aufgrund dieser Beobachtungen möchten wir in diesem Versuchsvorhaben Änderungen in der BAM-Population und -Funktion bei der PM in einem etablierten, kliniknahen Mausmodell untersuchen. Zunächst soll durch Verwendung einer [a] CX3CR1GFP/+xCCR2RFP/+-transgenen Reporter-Mauslinie, [b] in vivo-Markierung der BAM mittels Fluorenzenz-Liposomen und [c] immunhistochemische Färbungen mit Makrophagen-Markerproteinen erfasst werden, ob es im Krankheitsverlauf zu Änderungen der zerebralen BAM-Population und deren Aktivitätszustand kommt. Des Weiteren soll mit Hilfe von Immunhistochemie und Immunoblot-Analysen überprüft werden, ob BAM im Verlauf einer PM einen lytischen Zelltod (wie Pyroptose) erleiden. In weiteren Versuchsreihen sollen die funktionellen Auswirkungen einer pharmakologisch (z.B. intrathekale Gabe von Clodronat-Liposomen) oder genetisch (z.B. Infektion von intrathekal mit Diphterietoxin-behandelten transgenen CD11b-DTR Mäusen) bedingten BAM-Depletion auf den Krankheitsphänotyp in verschiedenen Krankheitsstadien untersucht werden. Komplementär dazu soll durch eine Dreifach-Strategie die Funktion des in vitro beobachteten, lytischen Makrophagen-Untergangs in der Pathogenese der PM geklärt werden, und zwar durch [a] topische Gabe spezifischer Zelltodinhibitoren, [b] BAM-Depletions- und Rekonstitutionsexperimente (mit ausgewählten Gen-defizienten Makrophagen) sowie [c] Knochenmarkschimären, die sich hinsichtlich ihrer BAM-Populationen unterscheiden. In einer abschließenden Versuchsreihe sollen Mechanismen des BAM-Zelluntergangs charakterisiert werden. Von der Klärung dieser Fragen erwarten wir uns essentielle Erkenntnisse über die Immunregulation bei Infektionskrankheiten des Liquorraums.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen