Nod1 vermittelt die Endothelzellaktivierung bei Infektion durch L. monocytogenes

Abstract

Die NOD-like Rezeptormoleküle Nod1 und Nod2 fungieren als intrazelluläre Muster-erkennende Rezeptoren zur Detektion von bakteriellen Peptidoglykanfragmenten. Um die Bedeutung von Nod1 und Nod2 für die intrazelluläre Erkennung von lebenden Bakterien weiter zu untersuchen, wurde L. monocytogenes als ein Modellorganismus für Studien der angeborenen Immunantwort auf intrazelluläre Bakterien in der vorliegenden Arbeit verwendet. Während sich Wildtyp-L. monocytogenes im Wirtszytosol replizieren, verbleiben nicht-pathogene L. innocua oder Internalin B- oder Listeriolysin O-defiziente L. monocytogenes-Mutanten extrazellulär bzw. im Phagoendosomen der Wirtszelle gefangen. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass eine Infektion mit Wildtyp-L. monocytogenes, nicht aber mit Listeriolysin O- oder Internalin B-negativen L. monocytogenes-Mutanten oder mit L. innocua eine IL-8-Produktion in HUVEC-Endothelzellen hervorruft. RNA-Interferenz- und Nod1-Überexpressionsexperimente zeigen, dass Nod1 die L. monocytogenes- induzierte IL-8-Sekretion und NF-kappaB-Aktivierung vermittelt. Nod1-siRNA hemmt zudem die L. monocytogenes-vermittelte Aktivierung des p38-MAPK- Signalwegs in Endothelzellen, und Nod1-Überexpression verstärkt die Listerien- induzierte p38-Aktivierung. Des Weiteren konnten wir beobachten, dass eine Inhibition von p38 die Listerien-stimulierte IL-8-Produktion hemmt. Zusammengefasst verdeutlichen die Ergebnisse, dass L. monocytogenes Nod1-abhängig die p38- MAPK sowie NF-kappaB aktiviert und nachfolgend die IL-8-Produktion in Endothelzellen reguliert. Nod1 scheint somit eine wichtige Bedeutung für die angeborene Immunantwort auf intrazelluläre Bakterien in Endothelzellen zu besitzen.

Nucleotide-binding oligomerization domain (Nod) proteins serve as intracellular pattern recognition molecules recognizing bacterial peptidoglycan fragments. To further examine the function of Nod1 and Nod2 in intracellular immune recognition, we used Listeria monocytogenes as an organism particularly amenable for studying innate immunity to intracellular pathogens. In contrast to wild-type L. monocytogenes, the nonpathogenic Listeria innocua, or L. monocytogenes mutants lacking internalin B or listeriolysin O, poorly invaded host cells and escaped into host cell cytoplasm, respectively, and were therefore used as controls. In this study, we show that only the invasive wild-type L. monocytogenes, but not the listeriolysin O- or internalin B-negative L. monocytogenes mutants or L. innocua, substantially induced IL-8 production in HUVEC. RNA interference and Nod1-overexpression experiments demonstrated that Nod1 is critically involved in chemokine secretion and NF-kappaB activation initiated by L. monocytogenes in human endothelial cells. Moreover, we show for the first time that Nod1 mediated activation of p38 MAPK signaling induced by L. monocytogenes. Finally, L. monocytogenes- and Nod1-induced IL-8 production was blocked by a specific p38 inhibitor. In conclusion, L. monocytogenes induced a Nod1-dependent activation of p38 MAPK signaling and NF-kappaB which resulted in IL-8 production in endothelial cells. Thus, Nod1 is an important component of a cytoplasmic surveillance pathway.