Molekulare Mechanismen der Streptococcus pneumoniae induzierten Glucocorticoid Rezeptor α Translokationshemmung in pulmonalen Epithelzellen

Abstract

Die ambulant erworbene Pneumonie (Communitiy acquired pneumonia, CAP) nimmt weltweit eine führende Position unter den häufigsten zum Tode führenden Erkrankungen ein. S. pneumoniae ist dabei der am häufigsten isolierte kausative Erreger. Weltweit wachsende Resistenzzahlen von Pneumokokken gegenüber verfügbaren Antibiotika erschweren die Therapie. Unabhängig davon kommt es jedoch in einem bedeutenden Anteil der Fälle im Verlauf einer CAP zu Komplikationen wie einem akuten Lungenversagen, Sepsis und Multiorganversagen trotz Einsatz nachweislich wirksamer Antibiotika. Als ursächlich wird hierfür eine dysregulierte und übermäßige pulmonale sowie systemische Reaktion des Immunsystems angesehen. Glucocorticosteroide (GC) tragen als natürliche anti-inflammatorische Hormone maßgeblich zur Terminierung inflammatorischer Prozesse bei und wurden daher in zahlreichen klinischen Studien innerhalb der letzten 5 Jahrzehnte in Bezug auf ihre Wirksamkeit in der Therapie der CAP in den Fokus genommen. Bislang konnte jedoch ein Nutzen eines adjunktiven Einsatzes von GC in der Therapie der CAP nicht überzeugend belegt werden. Das Auftreten von Resistenzen gegenüber GC ist ein bekanntes Problem in der Therapie inflammatorischer Erkrankungen. Aber auch mikrobiell verursachte GC-Resistenzen wurden in der Literatur beschrieben. Hieraus ergab sich die Fragestellung, ob S. pneumoniae eine Inhibition der Signalkaskade des Glucocorticoid Rezeptor α in pulmonalem Gewebe hervorrufen können. In der vorliegenden Arbeit konnte erstmals am Zellmodell anhand von Immunfluoreszenzfärbungen demonstriert werden, dass S. pneumoniae die Dexamethason induzierte GRα-Kerntranslokation in humanen Alveolar Typ II Epithelzellen inhibieren. Es ist dabei von einer funktionellen Inhibition des Rezeptors auszugehen, da weder das mRNA- noch das Proteinexpressionsniveau des GRα durch eine Pneumokokkeninfektion verändert wurde. Darüber hinaus konnte der Pneumokokken Virulenzfaktor Pneumolysin und zwar durch seine porenbildende Eigenschaft als hierfür ursächlicher Faktor identifiziert werden. Hierbei scheinen typische, durch S. pneumoniae aktivierte inflammatorische Signalkaskaden der angeborenen Immunität nicht involviert zu sein. Schlussfolgernd bieten die Ergebnisse der vorliegenden Studie einen möglichen Hinweis, warum GC in der adjunktiven Therapie der CAP im pulmonalen Gewebe nicht hinreichend wirken können. Darüber hinaus ergibt sich durch die Identifikation von Ply als ursächlichen Pneumokokkenvirulenzfaktor einer S. pneumoniae induzierten GC-Resistenz ein Ziel für die Entwicklung möglicher alternativer Substanzen in der Pneumonietherapie.

Community acquired pneumonia (CAP) takes a leading position among the most common causes of death worldwide. S. pneumoniae is the most common isolated causative pathogen of CAP. Increasing resistance of pneumococci to available antibiotics impedes the therapy. Irrespective of this, complications as lung injury, sepsis and multiorgan failure in the course of CAP occur in a considerable part of pneumonia patients despite the use of antibiotics which has been proven to be effective. The underlying reason seems to be an excessive local and systemic host inflammatory response. Glucocorticoids (GCs), as effective natural antiinflammatory steroids, contribute to the termination of inflammatory processes. Therefore their use in CAP-treatment has been addressed in numerous clinical trials for the last 5 decades. However, so far no convincing evidence of a beneficial effect of the adjunctive use of GC in pneumonia treatment has been revealed. GC-resistance is a well known problem in the treatment of several common inflammatory diseases. Even microbial induced GC-resistance has been described by some authors. Based on these circumstances the question was raised wether S. pneumoniae could cause an inhibition of the GC-GRα-pathway in pulmonary tissue. The present doctoral thesis shows for the first time that S. pneumoniae inhibit the dexamethasone induced GRα-translocation into the nucleus in human alveolar epithelial type II cells. Since neither mRNA- or protein expression levels are reduced by pneumococcal infections, a functional inhibition of the GRα is assumed. Furthermore pneumolysine with its pore forming properties could be identified as the responsible virulence factor of the inhibited GRα- translocation. It seems that proinflammatory signal pathways are not involved in the process. In summary results of the present study indicate a potential explanation why adjunctive use of GC might not be sufficiently effective in CAP-treatment in pulmonary tissue. Moreover the identification of Ply as a possible virulencefactor responsible for GC- resistance caused by S. pneumoniae reveals a new target in the future development of alternative substances in CAP- treatment.