Untersuchungen über die Interaktion von Meningokokken mit Zellen der Blut-Hirn-Schranke

Neisseria meningitidis, ein Gram negatives pathogenes Bakterium ist
eine der Ursachen für schwere Septikämie und
Meningokokkenmeningitis. Nach Besiedelung des menschlichen
Nasopharynx und Übertritt in die Blutbahn besteht ein zentraler
Schritt in der Pathogenese der durch N. meningitidis verursachten
bakteriellen Meningitis in der Interaktion der Bakterien mit Zellen
der Blut-Hirn-Schranke. Die Schwere der Erkrankung scheint direkt
mit der Produktion proinflammatorischer Zytokine, Chemokine und
Wachstumsfaktoren zu korrelieren. Daher wurde in der vorliegenden
Studie mit Hilfe eines Zellkulturmodells die Freisetzung von
Tumornekrosefaktor alpha (TNF-a), Interleukin-1b (IL-1b),
Interleukin-6 (IL-6), Interleukin-8 (IL-8),
Monocyten-attrahierendem Protein-1 (MCP-1) und transformierendem
Wachstumsfaktor beta (TGF-b) durch Gehirnendothelzellen nach
Infektion mit Meningokokken analysiert. Mit ELISA und RT-PCR wurde
die Freisetzung von Zytokinen und die Transkription der
Zytokin-codierenden Gene von humanen Gehirnendothelzellen (HBMEC)
nach Infektion mit dem Meningokokkenstamm MC58* und seiner
unbekapselten isogenen Mutante MC58 siaD der Serogruppe B
nachgewiesen. In Übereinstimmung mit der Zytokinfreisetzung wurde
dabei ein typisches Genexpressionsmuster festgestellt. Beide
Bakterienstämme beeinflußten die Transkription der Gene, die für
IL-6 und IL-8 kodieren, wobei die Transkription bei den Zellen, die
mit dem unbekapselten Stamm infiziert wurden, früher nachzuweisen
war. Die Transkription des TNF-a Gens wurde nur nach der Infektion
mit der unbekapselten Mutante nachgewiesen. Für IL-1b und MCP-1
wurde keine verstärkte Transkription festgestellt, wogegen das Gen,
welches für TGF-b codiert, von infizierten wie uninfizierten Zellen
gleichermaßen exprimiert wurde. Neben den intakten Bakterien führte
auch die Stimulation mit Außenmembranproteinen zu einer Induktion
der Zytokinfreisetzung. Die Verhinderung der Internalisierung der
Bakterien in die Zellen bzw. die Blockade des a5b1 Integrin
Rezeptors reduzierte die Freisetzung von IL-8 und TNF-a, nicht
jedoch die Freisetzung von IL-6. Während durch die IL-6 oder IL-8
Prästimulation der HBMEC keine Veränderung des Invasionsverhaltens
der Meningokokken beobachtet werden konnte, führte eine
Prästimulation mit TNF-a zu einer deutlich gesteigerten Invasion
der Bakterien in die Zellen. Diese Ergebnisse machen deutlich, daß
der Entzündungsprozeß im Gehirn eine komplexe Interaktion zwischen
Bakterium und Wirtszelle erfordert. Dabei spielen die
Gehirnendothelzellen offensichtlich eine wichtige Rolle in der
interzellulären Kommunikation der beteiligten Zellen, indem sie
Zytokine als Immunmodulatoren freisetzen, die ihrerseits zu
veränderter Expression von Adhäsionsmolekülen führen könnten.