Interleukin-10 vermittelter Schutz vor Komplementlyse in Monozyten und Makrophagen

Abstract

Im Rahmen einer Entzündung wird das Komplementsystem als Bestandteil der angeborenen Immunantwort vermehrt aktiviert. Dabei kann es auch zur Bindung von lytischen MACs (membrane-attack complexes) an eigene, gesunde Zellen kommen, obwohl diese durch zellprotektive Komplement-Regulations-Proteine geschützt sind. Insbesondere scheinen phagozytierende Zellen wie Monozyten/Makrophagen, die eine wesentliche Rolle bei der Auflösung einer Entzündung spielen, in Gefahr zu sein, lysiert zu werden. Während der Phagozytose kommt es zum unmittelbaren Kontakt der Makrophagenoberfläche zur Pathogenoberfläche, an der die Komplementaktivierung erfolgt. Dadurch könnte es auch zu einer Komplementlyse der phagozytierenden Makrophagen kommen. Derzeit ist unklar, wie und ob eine Anpassung des Schutzes vor Komplementlyse bei Monozyten/Makrophagen in einer entzündlichen Umgebung erfolgt. Nachdem wir in Genexpressionsanalysen von Monozyten eine Steigerung der Expression von Komplement-Regulations-Proteinen durch Interleukin-10 (IL-10) beobachtet hatten, vermuten wir, dass IL-10 Monozyten vermehrt vor Komplementlyse schützt. IL-10 spielt eine Schlüsselrolle in der Auflösungsphase einer Entzündung und steigert die Phagozytose von Monozyten/Makrophagen. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Monozyten und Makrophagen, nicht aber Lymphozyten, durch IL 10 verstärkt vor Komplementlyse geschützt werden. Dabei war der Schutz vor Komplementlyse durch IL-10 in zwei verschiedenen Modellen nachweisbar, zum einen in der MHC I-Antikörper getriggerten Komplementaktivierung und zum anderen in der Aktivierung durch opsonisiertes Zymosan. Bei der Untersuchung möglicher, zu Grunde liegender Mechanismen wurde eine IL-10-induzierte Erhöhung der HO-1 (HO-1) beobachtet. Durch das Einsetzen von CD59-blockierenden Antikörpern wurde zwar die Komplementlyse gesteigert, jedoch war der IL-10-Effekt weiterhin nachweisbar. Interessanterweise führte die Zugabe von SnPP, einem chemischen Inhibitor von HO-1, zur Aufhebung des IL-10-Schutzes. Jedoch konnten Experimente mit HO-1-Knock-down mittels siRNA dies nicht bestätigen. Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass Monozyten/Makrophagen durch IL-10 zu einer Population mit gesteigerter Phagozytoseaktivität differenzieren, die gegenüber Komplementlyse vermehrt resistent ist und somit in einer entzündlichen Umgebung besser überleben kann.

Phagocytes, such as monocytes and macrophages, are important cells of the innate immunity in the defence against microbes. So far, it is unclear how these cells survive at the site of combat against microbes, where a hostile inflammatory environment prevails with strong complement activity. We hypothesized that IL-10, a key cytokine involved in the resolution of inflammation, induces resistance to complement attack. Such a cell protective effect of IL-10 on human monocytes and macrophages could be demonstrated in this work. IL-10 is indeed able to protect these cell types in an in vitro model of complement lysis triggered either by an anti-MHCI antibody or by phagocytosing of zymosan. Investigating potential underlying mechanisms I found that IL-10 upregulated the expression of complement regulatory membrane protein CD59 and the general cell protective stress protein Heme oxygenase-1 (HO-1) in human monocytes. However, further functional analysis failed to link these individual IL-10 mediated effects with the increased protection from complement lysis. Blocking the protective effect of CD59 with an antibody increased complement lysis but did not abrogate the IL-10 protective effect. Interestingly, chemical interference with HO-1 activity did abrogate the protective effect of IL-10, but siRNA mediated knock-down of HO-1 did not confirm this observation. My results suggest that IL-10 generates pathogen- clearing phagocytes, which are resistant to complement lysis and thereby enabled to survive longer in a hostile inflammatory environment.