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Projekt
Mechanische Dehnung von Alveolarepithelien führt zur heterotypischen Aktivierung von Alveolarmakrophagen
Antragsteller
Professor Dr. Manfred Frick
Fachliche Zuordnung
Zellbiologie
Förderung
Förderung seit 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 564756447
Die Alveolen sind zentrale Funktionseinheiten der Lunge. Ihre Homöostase sowie die Lungenfunktion hängen von einem engen Zusammenspiel von Alveolarepithelzellen (AECs) mit mesenchymalen und Immunzellen ab. Es konnten zahlreiche Interaktionen identifiziert werden, die die alveoläre Homöostase erhalten, akute Entzündungen fördern und die Wundheilung unterstützen. AECs bilden direkte, heterotypische Zell-Zell-Verbindungen mit im Gewebe ansässigen Alveolarmakrophagen (AMs), den wichtigsten Immunzellen in den Alveolen. Heterotypische Zell-Zell-Verbindungen zwischen AMs und AECs umfassen Oberflächenprotein-Interaktionen und Gap Junctions und modulieren die Entzündungsreaktion nach Infektion durch interzelluläre Ca2+-Signale. Die AM-vermittelte Immunreaktionen kann aber auch ohne Infektion auftreten. Dies wurde u.a. nach mechanischer Beatmung beobachtet, die zur beatmungsinduzierten Lungenschädigung (VILI) führen kann. Die Entzündung ist vermutlich eine Reaktion auf eine Überdehnung des Alveolarepithels. Die genauen Verbindungen zwischen alveolärer Hyperinflation, Überdehnung des Epithels und Entzündung sind noch unbekannt. AM-Depletion schwächt diese Verbindungen ab. Wir wollen in diesem Projekt die Hypothese untersuchen, dass die (Über-)dehnung des Alveolarepithels die Aktivierung von AMs auslöst und dass diese von heterotypischen Zell-Zell-Interaktionen und Ca2+-Signalen abhängt. Dazu werden humane AMs mit AECs in etablierten in-vitro-Modelle der menschlichen Alveole ko-kultiviert. Zunächst wird die Aktivierung der AMs nach mechanischer Dehnung des Epithels (ELISA, CyTOF) untersucht, anschließend die Ca2+-Signale und die molekularen Mechanismen für deren Entstehung nach Dehnung des Epithels in einzelnen Zellen. Dies beinhaltet fluoreszenzmikroskopische Untersuchung von Zellen während der Dehnung, die Analyse der Expression / Lokalisierung von Zelloberflächenprotein-Interaktionen und Gap Junctions an der Epithel-AM-Grenzfläche sowie die Hemmung spezifischer Proteine mit pharmakologischen Mitteln, siRNAs/shRNAs und Gene-Editing. Basierend auf diesen Ergebnissen soll der Einfluss der Inhibition der identifizierten Signalwege auf die Aktivierung der AMs nach mechanischer Dehnung des Epithels untersucht werden, um die Abhängigkeit der AM-Aktivierung von der spezifischen heterotypischen Interaktion von AECs mit AMs und den durch die epitheliale Dehnung induzierten Ca2+-Signalen in AMs zu bestätigen. Diese Studie wird neue Erkenntnisse über die Rolle des intrinsischen heterotypischen zellulären Zusammenspiels von AECs und AMs in der menschlichen Alveole liefern, die Rolle der epithelialen (Über)dehnung bei der Aktivierung von AMs aufklären und die zugrunde liegenden Mechanismen identifizieren. Diese Erkenntnisse werden zu unserem Verständnis der Pathogenese schwerer Lungenentzündungen und der Entwicklung von ALI/ARDS bei Hyperinflation der Lunge beitragen, wie sie bei beatmungsinduzierten Lungenschäden (VILI) beobachtet wird.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
