Die Bedeutung des epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptors für die Moraxella catarrhalis-induzierte proinflammatorische Immunantwort in pulmonalem Epithel

Abstract

Die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) ist mit weltweit zunehmender Inzidenz eine der größten Herausforderungen in der Gesundheitsfürsorge. Chronische Entzündung in den unteren Atemwegen wird als ein Hauptfaktor für die Pathogenese und Progression der Erkrankung angesehen. Moraxella catarrhalis ist ein COPD-assoziierter Erreger, der Exazerbationen und bakterielle Kolonisierung der unteren Atemwege verursacht, welche im Verdacht steht zu chronischer Entzündung beizutragen. Der epidermale Wachstumsfaktor- Rezeptor (EGFR) ist in der COPD oft überexprimiert und wird assoziiert mit muköser Hypersekretion, welche zur Atemwegsobstruktion beiträgt. In letzter Zeit gibt es vermehrte Hinweise, dass EGFR auch proinflammatorische Prozesse reguliert. Das Ziel dieser Arbeit war es, zu untersuchen, welche Bedeutung EGFR für die M. catarrhalis-induzierte proinflammatorische Immunantwort in Atemwegsepithelzellen hat. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Infektion mit M. catarrhalis die Expression und Aktivierung des EGFR induziert. In Versuchen mit dem EGFR-Inhibitor AG1478 und siRNA wies ich nach, dass die Aktivierung des EGFR für die Produktion des proinflammatorischen IL-8 von großer Bedeutung ist. Mittels Western-Blot stellte ich bei einer Inhibition des EGFR eine Minderung der Aktivierung von ERK fest. Außerdem konnte ich zeigen, dass eine Inhibition von EGFR bzw. ERK jeweils zu einer verminderten DNA-Bindung des Transkriptionsfaktors NF-κB führte. Durch Chromatin-Immunopräzipitation (ChIP) wies ich eine verminderte Bindung von aktivem NF-κB an den IL-8-Promotor in AG1478-behandelten Zellen nach. Zusammenfassend konnte ich zeigen, dass eine Infektion mit Moraxella catarrhalis in Atemwegsepithelzellen eine erhöhte Expression und Aktivierung des EGFR verursacht. Über einen EGFR/ERK/NF-κB- abhängigen Signalweg wird die Produktion von proinflammatorischem IL-8 induziert. Die Inhibition der EGFR-Signalübermittlung in der COPD könnte ein wichtiger Angriffspunkt nicht nur zur Behandlung der mukösen Hypersekretion sondern auch zur Minderung der von bakteriellen Erregern ausgelösten Atemwegsentzündung sein.

Chronic obstructive lung disease (COPD) is a worldwide health care burden with increasing incidence. Chronic lower airway inflammation is considered a major cause for pathogenesis and disease progression. Moraxella catarrhalis is a COPD associated pathogen leading to exacerbations and bacterial colonization in the lower airways, which may contribute to chronic inflammation. The epidermal growth factor receptor (EGFR) is often overexpressed in COPD and is associated with mucous hypersecretion leading to airway obstruction. Increasing evidence reveals EGFR also to be a regulator of inflammatory processes. The goal of this study was to investigate the role of EGFR in the Moraxella catarrhalis induced proinflammatory immune response in airway epithelial cells. The results show, that an infection with M. catarrhalis leads to the expression and activation of EGFR. In investigations with the EGFR inhibitor AG1478 and siRNA I could demonstrate, that activation of EGFR is essential for the production of proinflammatory IL-8. Using Western-Blot analysis, I observed a decrease in ERK activation in response to EGFR inhibition. Moreover, I found that inhibition of EGFR or ERK leads to a decrease in DNA binding activity of transcription factor NF-κB. By chromatin immunoprecipitation (ChIP) I detected reduced binding of active NF-κB to the IL-8 promotor in AG1478-treated cells. In conclusion, I could show that an infection of airway epithelial cells with Moraxella catarrhalis leads to increased EGFR expression and activation. Via an EGFR/ERK/NF-κB dependent pathway production of proinflammatory IL-8 is induced. The inhibition of EGFR signaling in COPD could be an important target not only for treatment of mucous hypersecretion but also to reduce airway inflammation caused by bacterial pathogens.