Neue Funktionen des endothelialen und epithelialen Chemokinrezeptors CXCR2 für die Rekrutierung von Leukozyten in die entzündete Lunge

• Antragsteller: Professor Dr. Alexander Zarbock
• Fachliche Zuordnung: Anästhesiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 491579569

Lebensbedrohliche bakterielle Lungenentzündungen werden durch eine Ausschüttung von pro-inflammatorischen Mediatoren mit nachfolgender Erhöhung der vaskulären Permeabilität und exzessiver Infiltration neutrophiler Granulozyten verursacht. Durch eine gesteigerte Permeabilität kommt es zu einem Übertritt und Akkumulation von proteinreicher Flüssigkeit im Alveolarraum, was zunächst zu einem verminderten Gasaustausch und nachfolgend zu einem akuten Lungenversagen führen kann, welches häufig eine invasive Beatmung und eine intensivmedizinische Versorgung notwendig macht. Die detaillierte Aufklärung der zugrundeliegenden Mechanismen ist von großer Bedeutung. Unser Ziel ist es, die Rolle von CXCR2 im Hinblick auf die Leukozytenrekrutierung, vaskuläre Permeabilität und die Regulation des Zytokintransports aufzuklären. Dafür werden wir zunächst zwei Mauslinien etablieren, die entweder in epithelialen oder in endothelialen Zellen CXCR2-defizient sind. In diesen Mäusen werden wir CXCL1 oder CXCL2 intratracheal injizieren, um dann die Leukozytenrekrutierung, vaskuläre Permeabilität und den Chemokin-Transport zu untersuchen. Biotin-markierte Chemokine werden über Streptavidin-markierte Goldpartikel in der Elektronenmikroskopie untersucht. Die vaskuläre Permeabilität wird in vitro mit Hilfe von Transwell-Experimenten untersucht und nachfolgend in vivo mit Hilfe der Evan´s Blue Methode bestimmt. Um eine mögliche Funktion von CXCR2 in der Vesikel-vermittelten Transzytose zu untersuchen, werden wir mit biochemischen Methoden die CXCR2-abhängige Formation von Clathrin-coated pits oder Caveolae untersuchen. Des Weiteren werden wir die Rolle von endo- und epithelialem CXCR2 im Rahmen der bakteriellen Lungenentzündung untersuchen. Im Detail werden Leukozytenrekrutierung, vaskuläre Permeabilität und Chemokinexpression als Antwort auf bakterielle Stimuli untersucht. Mit Hilfe der Intravitalmikroskopie der Lunge werden wir Defekte der Transmigration der Granulozyten auf dem Weg in den Alveolarraum lokalisieren können. Ein weiteres Ziel wird die biochemische Aufklärung der Rolle von beta-Arrestin bei der CXCR2-induzierten Komplexbildung, Lokalisation, Zytokinexpression und beim Zytokintransport sein. Des Weiteren postulieren wir eine Rolle von beta-arrestin bei der transepithelialen Transmigration, was wir mit Hilfe von shRNA-Experimenten untersuchen werden. Nachfolgend induzieren wir eine bakterielle Pneumonie in WT und beta-Arrestin-defizienten Mäusen und untersuchen im Detail Leukozytenrekrutierung, vaskuläre Permeabilität, Zytokinexpression und bakterielle Last. Um zu untersuchen, inwiefern die untersuchten Mechanismen sich auf die Lunge beschränken, werden wir die Rolle von CXCR2 bei der Adhäsion und Transmigration von Granulozyten mit Hilfe der Intravitalmikroskopie des M. cremasters untersuchen. Diese beantragten Experimente werden unser Wissen über die CXCR2-vermittelte Leukozytenrekrutierung, Transzytose und vaskuläre Permeabilität signifikant erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• Kooperationspartner: Professor Ronen Alon, Ph.D.