Rolle des C5a-Rezeptors auf Neutrophilen Granulozyten während des Septischen Schocks im Menschen
- Dr. med. Heike Anja Unnewehr
Diese Arbeit ist unter der hervorragenden Leitung von Professor Dr. Markus Huber-Lang, Klinik für Unfall-, Hand-, Plastische und Wiederherstellungschirurgie an der Universitätsklinik Ulm entstanden.
Die Pathogenese der Sepsis und insbesondere die Rolle des Komplementsystems bergen für Wissenschaft und Klinik bislang ungelöste Rätsel. Während des Septischen Schocks im Menschen führt eine Überaktivierung des Komplementsystems mit massiver Produktion des Komplementaktivierungsproduktes C5a zu einem Funktionsverlust von Neutrophilen Granulozyten (PMN), Immunparalyse, Zell- und Organversagen mit oftmals tödlichem Ausgang. Die Blockade von C5a konnte im Tiermodell diesen Verlauf weitgehend verhindern. Ob dabei die C5a - C5a-Rezeptor (C5aR) Interaktion auf PMN eine entscheidende Rolle spielt, wurde in vorliegender Arbeit untersucht.
Während des Septischen Schocks im Menschen konnte eine Überaktivierung des Komplementsystems mit starker Erhöhung der Komplementaktivierungsprodukte C3a, C5a und des Membran-attackierenden Komplexes (MAK) im Serum von Patienten nachgewiesen werden. Patientenseren zeigten eine signifikante Reduktion der Komplement hämolytischen Aktivität im Vergleich zu gesunden Probanden und konnten deutlich zwischen Überlebenden und Nicht Überlebenden unterscheiden. Parallel dazu kam es zu einem Funktionsverlust von PMN mit Reduktion der H2O2-Produktion während des Septischen Schocks im Vergleich zu PMN von Probanden.
Abb. A: Expression von C5aR auf Neutrophilen Granulozyten eines Probanden, Überlebenden und Nicht Überlebenden im Septischen Schock.
Abb. B: C5a-Rezeptor (C5aR) Expression angegeben als Fluoreszenzintensität auf Neutrophilen Granulozyten bei Probanden, Überlebenden und Nicht Überlebenden im Septischen Schock.
Abb. C: Receiver-Operating-Characteristics (ROC)-Analyse mit dem Verhältnis der diagnostischen Kenngrößen Sensitivität und Spezifität der C5a-Rezeptor (C5aR) Expression auf Neutrophilen Granulozyten von Probanden versus Patienten, sowie innerhalb der Patientengruppe zwischen Überlebenden und Nicht Überlebenden.
In vitro Simulation der Komplementaktivierung durch Inkubation mit C5a führten konzentrations- und zeitabhängig zu einem Verlust der C5aR Expression auf PMN und des C5aR im Zellysat. Ähnlich zeigten PMN von Patienten einen signifikanten Verlust der C5aR Expression und des C5aR im Zellysat im Vergleich zu Probanden. Der C5aR Verlust war bei tödlichem Sepsisverlauf besonders ausgeprägt. Auf der Suche nach dem weiteren Verbleib des C5aR, wurde im Serum ein bisher unbekannter zirkulierender C5a-Rezeptor (cC5aR) identifiziert und mittels einer neuartigen speziell entwickelten Methode, der Immunopräzipitations-Durchflusszytometrie, verifiziert. Insbesondere während des Septischen Schocks wird der cC5aR vermehrt im Serum gefunden und steht in Beziehung zum Verlauf und dem Ausgang. Neben C5a scheint das C-reaktive Protein (CRP) wesentlich an der Regulation des C5aR beteiligt zu sein. In vitro Inkubationen mit CRP führten konzentrations- und zeitabhängig zu einem Verlust der C5aR Expression und des intrazellulären C5aR. Außerdem konnte ein CRP-induzierter Anstieg des cC5aR in vitro nachgewiesen werden. Zusätzlich korrelierten CRP Serum Spiegel von Patienten in einer retrospektiven Analyse mit dem Schweregrad des Septischen Schocks und mit dem C5aR Gehalt. Ausgehend von den vorliegenden Ergebnissen könnte die Bestimmung von C5aR und/oder cC5aR mittels der in dieser Arbeit vorgestellten, praktikablen und schnellen Immunopräzipitations-Durchflusszytometrie Technik in der Klinik etabliert werden. Somit könnten C5aR und cC5aR als potente Indikatoren und Sepsismarker in der Klinik Verwendung finden. Darüberhinaus könnten sie als wichtige Angriffspunkte für zukünftige, viel versprechende, immunmodulatorische Therapien während des Septsichen Schocks im Menschen dienen.
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