Titel: Wirkung von Ethanol auf die neuronale Expression von Zytokinen und Neurotrophinen in einem murinen Pneumoniemodell. Einleitung: Chronischer Alkoholkonsum verursacht eine Funktionsstörung des Immunsystems und erhöht das Risiko postoperativer Sterblichkeit in Folge nosokominaler Infektionen. Periphere Entzündungen als Reaktion auf Operationen oder Infektionen können die Funktion des zentralen Nervensystems (ZNS) beeinträchtigen, einschließlich Gedächtnis und Kognition. Das Ziel dieser Arbeit war es, zu untersuchen, wie chronischer Alkoholkonsum die Biosynthese der proinflammatorischen Zytokine IL-1beta und TNF-alpha sowie der Neurotrophine BDNF und NT-3 während einer postoperativen Infektion mit Klebsiella Pneumoniae im Gehirn beeinflusst. Methodik: 94 weibliche 9 Wochen alte Balb/c-Mäuse wurden über 14 Tage mit Ethanol (EtOH, 3,8 mg/kg/KG) bzw. NaCl vorbehandelt (i.p.) und am 14. Tag laparotomiert. Am 16. Tag des Versuches wurde den Tieren entweder NaCl-Lösung oder Klebsiella pneumoniae nasal appliziert. 24 h bzw. 48 h danach erfolgte die Tötung und die Präparation des Gehirns. Die Expression der Zytokine und Neurotrophine wurde auf Genebene mittels quantitativer Real Time PCR, auf Proteinebene mittels Enzyme-linked immunosorbent Assay (ELISA) oder Western Blot Analyse bestimmt. Ergebnisse: Eine postoperative Infektion mit Klebsiella pneumoniae führte nach 24 h zu einer signifikant erhöhten Genexpression von IL-1beta und TNF-alpha im Gehirn der Mäuse, eine preoperative Ethanolgabe über 2 Wochen hemmt diese Genexpression signifikant. Bei allen Tieren ist die BDNF-Genexpression umgekehrt proportional zur IL-1beta-Genexpression (rxy=-0,4147, p<0,0001). Eine chronische Alkoholgabe hat keinen Einfluss auf die Genexpression von BDNF, die Genexpression von NT-3 sinkt am vierten postoperativen Tag signifikant sowie am dritten postoperativen Tag während der Pneumonie. Ein zeitlicher Vergleich zeigte bei allen operierten Tieren ohne Pneumonie eine signifikante Zunahme der IL-1beta Genexpression am 4. postoperativen Tag im Vergleich zum 3. Tag, für TNF-alpha nur bei den Sham Tieren. Schlussfolgerung: Eine Alkoholbehandlung über 2 Wochen senkt die Genexpression der proinflammatorischen Zytokine IL-1beta und TNF-alpha während einer postoperativen Infektion mit Klebsiella Pneumoniae im Gehirn von Balb/c-Mäusen. Welche Auswirkungen die Hemmung der proinflammatorischen Zytokine im Gehirn haben, könnten Zelltodmessungen sowie Verhaltenstests klären.
Title: The influence of alcohol on a neuronal cytokine and neurotrophine expression in a murine pneumonia model. Background: A chronic alcohol administration causes an immune system dysfunction and increases the risk of postoperative mortality caused by nosocomial infection. Peripheral inflammation in response to surgery or infection can affect the function of the central nervous system (CNS), including memory and cognition. The purpose of this study was to analyze the influence of a chronic alcohol administration on the production of the proinflammatory cytokines IL-1beta and TNF-alpha as well as neurotrophines BDNF and NT-3 in the brain during a postoperative infection with Klebsiella pneumoniae. Methods: 94 female 9 weeks old balb/c mice were treated for 14 days with ethanol (EtOH, 3.8 mg/kg body weight) or NaCl (i.p.). On the 14th day mice underwent a laparotomy and on the 16th day of the study they were treated with intranasal NaCl-solution or a solution containing Klebsiella pneumoniae. 24 h or 48 h later the animals were killed and their brains extracted. The expression of cytokines and neurotrophines were analzyed on a gene level using quantitaive real-time PCR and on a protein level using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) or western blot. Results: A postoperative infection with Klebsiella pneumoniae led after 24 h to a significant increase of a IL1-beta and TNF-alpha gene expression in brains of mice. A preoperative administration of ethanol for 2 weeks was significantly inhibiting expression of these genes. In all animals the expression of BDNF gene was inversely proportional to a IL1-beta gene expression (rxy=-0,4147, p<0,0001). A chronic alcohol administration had no influence on expression of BDNF gene. The expression of NT-3 gene was significantly reduced on a fourth postoperative day without and on the third postoperative day with pneumonia. The time analysis showed a significant increase of IL-1beta gene expression on 4th postoperative day in comparison to 3rd day in all operated animals without a pneumonia. In case of TNF-alpha this effect was observed only in the Sham-group. Conclusions: An administration of alcohol for 2 weeks reduced the gene expression of proinflammatory cytokines IL-1beta and TNF-alpha during the postoperative infection with Klebsiella pneumoniae in the brain of balb/c-mice. The influence of proinflammatory cytokine inhibition on the brain could be clarified using cell death assays as well as behavioral tests.
