Effekt der Myelinphagozytose auf Makrophagen und Mikroglia in vitro: Suppression inflammatorischer Aktivität und Apoptoseinduktion

Abstract

Die Multiple Sklerose (MS) ist eine der häufigsten neurodegenerativen Erkrankungen, die im jungen und mittleren Alter zur Behinderung führt und erweckt dadurch schon seit längerem das medizinische Forschungsinteresse. Die Zerstörung der periaxonalen Myelinscheiden im ZNS ist das Hauptcharakteristikum der MS-Pathophysiologie. Die Entzündungsherde werden durch zahlreiche Makrophagen und residente Mikroglia infiltriert, die als Exekutoren der Myelinphagozytose und somit der MS-Pathologie fungieren. Ob die Rolle der mononukleären Phagozyten in der Potenzierung oder in der Eindämmung der neuroinflammatorischen Prozesse beruht, wird kontrovers diskutiert: Freund oder Feind?Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Myelinphagozytose durch Makrophagen und Mikroglia in vitro und deren Auswirkung auf die inflammatorische Aktivität und die Vitalität dieser Effektorzellen. Mit unseren Ergebnissen möchten wir zur Klärung der kontrovers diskutierten Rolle dieser Schlüsselzellen im Rahmen der MS-Pathologie beitragen.In einem in-vitro-Modell inkubierten wir Peritonealmakrophagen und primäre Mikroglia mit Myelinfragmenten aus dem murinen Zentralen Nervensystem. Wir konnten zeigen, dass Myelinpartikel von Makrophagen und Mikroglia suffizient phagozytiert und in Phagolysosomen aktiv abgebaut werden. Die Myelinaufnahme in die Zellen erfolgt proportional zur Inkubationszeit und erreicht das Maximum nach 6 Stunden. Die mononukleären Phagozyten ändern dabei ihre Morphologie zu Schaumzellen.Die Untersuchungen der inflammatorischen Aktivität von Mikroglia fokussierten wir auf die Sekretion proinflammatorischer Zytokine TNFα und IP-10. Mikrogliazellkulturen wurden mit IFNγ prä-aktiviert. Eine Inkubation mit Myelin in Zeiträumen bis zu 48 Stunden ergab eine passagere Erhöhung der Zytokinsekretion in der frühen Phase (bis 6h) und nachfolgend eine kontinuierliche Suppression der Zytokinfreisetzung (6-48h). Eine prä-Aktivierung der Zellkulturen mit LPS und IFNγ verdeutlichte die suppressive Wirkung der Myelinphagozytose auf die Freisetzung von proinflammatorischen Zytokinen TNFα und IP-10.Die Auswirkungen der Myelinphagozytose auf die Zellvitalität konnten wir durch Indikatoren des nekrotischen und apoptotischen Zelluntergangs erfassen. In dem MTT-Proliferationsassay zeigte sich eine übermäßige Vitalität (bis zu 250%) der Myelin-behandelten Phagozyten gegenüber der unbehandelten Kontrolle (100%). Hinter diesem Ergebnis vermuten wir einen wichtigen Artefakt, der auf den oxidativen Stress der Zellen im Rahmen der Myelinphagozytose hindeutet. Durch die Messung der Caspasenaktivität 3/7 und des mitochondrialen Membranpotentials ΔΨ in den Myelin-behandelten Makrophagen ist es uns gelungen einen apoptotischen Zelluntergang Myelin-behandelter Makrophagen nachzuweisen.Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Phagozytose von Myelin durch mononukleäre Phagozyten zur Suppression der inflammatorischen Zytokine TNFα und IP-10 und zur Induktion eines apoptotischen Zelluntergangs führen kann. Damit ergibt sich ein Hinweis dafür, dass die Rolle der mononukleären Phagozyten im Rahmen der MS-Pathologie eher in der Suppression des neuroinflammatorischen Geschehens beruhen könnte. Die zeitlichen Remissionen der Symptomatik und der selbstlimitierende Charakter der schubförmigen MS könnten das klinische Korrelat darstellen.