Die Auswirkungen des Gewebetraumas auf die Deformierbarkeit und Migrationsfähigkeit von polymorphkernigen Leukozyten und ihre Modulation durch die Protein Kinase D

Abstract

Nach einem Gewebetrauma setzt der menschliche Organismus eine Kaskade von biochemischen Reaktionen in Gang, die den Körper des Patienten noch Tage und Wochen in einem Alarmzustand halten. Auch die Leukozyten, vor allem neutrophilen Granulozyten, sind in diese Reaktion eingebunden. Dabei kommt ihnen einerseits eine protektive und heilungsfördernde Wirkung zu, andererseits kann eine überschießende Aktivierung der Granulozyten auch zu beträchtlichen Organschäden führen, teilweise bis hin zum Tod. Das Ausmaß, in dem diese polymorphkernigen Neutrophilen (PMN) im Körper aktiv werden, bemisst sich unter anderem daran, wie effizient sie die Blutbahn verlassen und ins Gewebe einwandern können. Um durch das Endothel der Kapillaren zu wandern, müssen die PMN ihr Zytoskelett in sehr hohem Maße dynamisch reorganisieren. Diese Umformungsreaktion wird maßgeblich durch das Enzym Protein Kinase D (PKD) reguliert. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, in welchem Ausmaß ein Gewebetrauma die Deformierbarkeit und Migrationsfähigkeit der PMN beeinflusst. Dazu wurden PMN von Versuchsschweinen und menschlichen Spendern, sowie Neutrophil-artige differenzierte humane Promyelozytenleukämie-Zellen (NB4) mit spezifischen PKD-Inhibitoren inkubiert und auf zweierlei Weise untersucht. Ihre passive Deformierbarkeit wurde kontaktfrei mithilfe eines Optical Stretchers gemessen, ihre aktive Migrationsfähigkeit mithilfe eines Migrations-Essays mit simulierter Endothelschicht und einem chemotaktischen Lockstoff. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass ein Gewebetrauma im Verlauf von 12 h zu einer signifikanten Zunahme der Deformierbarkeit von Schweine-PMN führt, während ein analoger Effekt auf ein chirurgisches Gewebetrauma bei humanen PMN eintritt. Auch ihre aktive transendotheliale Migrationsfähigkeit wird in signifikantem Maße erhöht. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass diese Reaktionen maßgeblich durch das Enzym PKD kontrolliert werden. Die Inhibition der PKD führte zu seiner Verminderung von sowohl der passiven Deformierbarkeit, als auch der transendothelialen Migrationsfähigkeit. Dabei machte es keinen signifikanten Unterschied, ob vorher ein Gewebetrauma erfolgt war oder nicht. Dieser Effekt der PKD wurde zusätzlich an NB4-Zellen nachgewiesen. Anhand dieser Ergebnisse lässt sich sehr gut nachvollziehen, dass ein Gewebetrauma zu einer stark erhöhten Aktivierung von neutrophilen Granulozyten führt, die die Blutbahn verlassen und ins Gewebe einwandern. Dieser Zustand ist systemweit und tritt verzögert erst Stunden bis Tage nach dem akuten Ereignis auf. Es kann also abgeleitet werden, dass auch nicht betroffene Organsysteme von dieser erhöhten Entzündungsreaktion betroffen sind und somit die trauma-load, sprich die Gesamtbelastung des Organismus durch das Gewebetrauma, auch noch Tage später ansteigt. Zusammenfassend belegt diese Arbeit die starke Zunahme der Deformierbarkeit und Migrationsfähigkeit von PMN im Rahmen einer Gewebetraumareaktion des Organismus und zeigt, dass dies essentiell durch die Protein Kinase D vermittelt wird