Einleitung: Infektexazerbationen bei Patienten mit COPD werden häufig durch nontypeable Haemophilus influenzae (NTHi) verursacht, aber auch respiratorische Viren können ein Grund für eine akute Verschlechterung der Lungenfunktion sein. Nicht selten kommt es auch zu Koinfektionen von mehreren Erregern, sei es im Sinne von Infektion plus Kolonisation oder im Sinne vor Superinfektionen. Die Effekte, die bei Koinfektionen eine Rolle spielen, soll unser Koinfektionsmodell mit dem viralen Virusliganden poly(I:C) und NTHi darstellen.

Nontypeable Haemophilus influenzae (NTHi) ist einer der häufigsten Erreger der akuten Exazerbation bei COPD-Patienten. Neben der Induktion proinflammatorischer Zytokine induziert NTHi den TGF-ß Pseudorezeptor BAMBI in respiratorischen Epithelzellen.

Einleitung: Non-typeable Haemophilus influenzae (NTHi) ist einer der am häufigsten bei COPD-Patienten nachgewiesenen Keime. Bislang sind die Auswirkungen der Infektion mit NTHi auf das humane Bronchialepithel unzureichend untersucht, insbesondere in Bezug auf Gewebsumbauprozesse als inflammatorische Reaktion.

NTHi ist der häufigste Erreger der akuten Exazerbation bei COPD-Patienten. Neben der proinflammatorischen Reaktion induziert NTHI den TGF-ß-Pseudorezeptor BAMBI, der antagonistisch auf die TGF-ß Signaltransduktion wirkt.

Einleitung: Ein führender Keim bei Exazerbationen von Patienten mit COPD ist non-typeable Haemophilus influenzae (NTHi). Bislang sind die Gewebsumbauprozesse nach Infektionen mit NTHi im humanen Bronchialepithel unzureichend untersucht, insbesondere fehlen Versuche mit primären humanen Zellen.

Pneumonien sind ein wesentlicher Grund für eine hohe Mortalität und Morbidität bei abwehrgeschwächten Patienten. Während bei der ambulant erworbenen Pneumonie immunkompetenter Patienten die Erreger nach Daten von CAPNETZ klar eingrenzbar sind, kommen bei Patienten mit Immunsuppression auch seltenere, opportunistische Erreger vor. Insbesondere respiratorische Viren sollten in die differentialdiagnostischen Überlegungen mit einbezogen werden. Eine relevante Immunsuppression liegt bei Patienten mit HIV-Infektion und erniedrigter CD4-Helferzahl, bei Patienten mit Leukämien, Lymphomen oder soliden Tumoren unter aggressiver zytostatischer Therapie bzw. nach Transplantation sowie bei Patienten mit immunsuppressiver Therapie bei rheumatischen oder autoimmunologischen Erkrankungen vor. Die Diagnostik respiratorischer Virusinfekte ist aufgrund der oft unspezifischen Symptome, uncharakteristischer Laborparameter und nicht klar zuzuordnender radiologischer Veränderungen erschwert. Umso wichtiger ist der molekularbiologische Virusnachweis aus respiratorischem Material. Eine antivirale Therapie kann eine Vielzahl von Nebenwirkungen hervorrufen und sollte daher gut überlegt sein.

Das Inflammasom ist ein zytosolischer Proteinkomplex, der bei einer Vielzahl entzündlicher Erkrankungen beteiligt ist. Aktuelle Forschungsergebnisse weisen auch auf eine Beteiligung bei Atemwegsinfektionen hin. Da das Inflammasom eine heterogene Gruppe von Proteinen darstellt, haben wir untersucht welche spezifischen Proteine nach der Stimulation mit nontypeable Haemophilus influenzae (NTHi) rekrutiert werden. Aufgrund der Tatsache, dass IL-1β ein entscheidendes Cytokin der akuten Phase Reaktion ist, untersuchten wir ob, eine Inhibition des Inflammasoms auch die Synthese anderer Cytokine wie IL-8 und TNF-α beeinflusst.

Einleitung: Die humane Lunge ist ständig Pathogenen ausgesetzt, die zu akuten oder chronischen Entzündungen führen können. Ein führender Keim ist hierbei non-typeable Haemophilus influenzae (NTHi). Bislang sind die Auswirkungen von Infektionen mit NTHi am humanen Bronchialepithel in Bezug auf chronische Gewebsumbauprozesse unzureichend untersucht, insbesondere fehlen Versuche mit primären humanen Zellen.

The inflammasome is a cytosolic protein complex important for early inflammatory responses of the innate immunity. Inflammasome activation has been described for several types of infection, and our data indicate that also nontypeable Haemophilus influenzae (NTHi) induces the assembly of the inflammasome components. The inflammasome consists of NOD-like receptors such as NLRP3, the adaptor protein ASC and Caspase-1 which cleaves pro-IL-1β into its active form.

Einleitung: Akute Exazerbationen bei COPD werden hauptsächlich durch respiratorische Viren oder Bakterien wie nontypeable Haemophilus influenzae (NTHi) und Chlamydia pneumoniae (Cpn) verursacht. Um die Effekte von Koinfektionen darzustellen, untersuchten wir die Interaktion von viralen/atypischen Pathogenen und NTHi in respiratorischen Epithelzellen und humanem Lungengewebe. Dabei nutzten wir Stimulationen mit dem TLR3-Agonisten Poly(I:C) als Modell für eine virale Infektion und Stimulationen mit Cpn oder dem spezifischen TLR2-Agonisten Pam3Cys als Modell für eine TLR2-vermittelte Inflammationsreaktion.

Akute Exazerbationen der COPD sind überwiegend durch verschiedene respiratorische Pathogene getriggert. Im Gegensatz zur akuten Inflammation ist unklar, wie persistierende Infektionen mit respiratorischen Pathogenen in die Regulation von Umbauprozessen (Remodeling) eingreifen.

TGF-β signaling in non-malignant pulmonary diseases to date is still controversially discussed. Nontypeable Haemophilus influenzae (NTHI) may play a role in the pathogenesis of chronic obstructive pulmonary disease (COPD) as an infectious trigger. Comparably few data are available regarding the influence of acute and persistent infection on tissue remodeling and repair factors such as transforming growth factor (TGF)-β. Here we show that the TGF-β pseudoreceptor BAMBI is expressed in the human lung. NTHI infection was analyzed in lung tissues obtained from COPD patients and controls utilizing a human ex vivo and in vitro models. Detection of NTHI was achieved by in situ hybridization (ISH). For characterization of TGF-β] signaling molecules, transcriptome array analyses were conducted. Expression of the TGF-pseudoreceptor BMP and Activin Membrane-bound Inhibitor (BAMBI) was analyzed using immunohistochemistry (IHC), ISH and RT-PCR. CXC chemokine ligand (CXCL)-8, tumor necrosis factor (TNF)-alpha and TGF-β expression were evaluated in lung tissue and cell culture using ELISA. An infection with NTHI was detected in vivo in 38% of the COPD patients in contrast to 0% of controls. Transcriptome arrays showed no significant changes of TGF-β receptors 1 and 2 and Smad-3 expression, whereas a strong expression of BAMBI with upregulation after in vitro infection of COPD lung tissue was demonstrated. BAMBI was expressed ubiquitously on alveolar macrophages (AM) and on alveolar epithelial cells (AEC). We show for the first time a considerable expression of the TGF pseudoreceptor BAMBI in the human lung. BAMBI is upregulated in response to NTHI infection in COPD lung tissue in vivo and in vitro.

Hintergrund: In der Therapie der Chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) werden häufig inhalative Glukokortikoide (ICS) eingesetzt. Neuere Studien liefern Hinweise, dass unter ICS-Therapie vermehrt Pneumonien auftreten. Haemophilus influenzae ist einer der häufigsten Erreger bei Exazerbationen und Pneumonien. In anderen Arbeiten konnte jedoch auch gezeigt werden, dass Dexamethason die Expression des TLR-2 Rezeptors steigern kann. Ziel dieser Studie ist es, an humanen Pneumozyten den Einfluss von den ICS Budesonid und Fluticason auf die intrazelluläre Infektion, die Expression des TLR-2 Rezeptors und die Entzündungsaktivität zu ermitteln.

Einleitung: Die humane Lunge ist permanent respiratorischen Pathogenen ausgesetzt, die zu akuten oder chronischen Inflammationsreaktionen führen können. Diese sind zum Teil durch das „Inflammasom“, einen heterogenen Proteinkomplex, vermittelt, dessen Aktivierung Caspase-1-abhängig zur Expression von Interleukin 1-beta (IL-1β) führt. Ein wichtiges respiratorisches Pathogen ist das gramnegative Bakterium nontypeable Haemophilus influenzae (NTHi), das insbesondere bei Patienten mit COPD inflammatorische Reaktionen begünstigt.

The role of the inflammasome in pulmonary inflammation due to respiratory infections is still not well understood. As the inflammasome is a heterogeneous group of proteins, we focused on one obligatory component, caspase-1. We investigated if inhibition leads to a decrease of IL-1β after infection with NTHi and if it induces other proinflammatory cytokines like tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) and CXCL2. Murine alveolar macrophages (RAW 264.7) and human lung tissue were stimulated in-vitro with NTHi 10 6 cfu/ml for 24-48h. A caspase-1 inhibitor (CI) was added 8h after infection. Supernatant and cells were collected for ELISA, PCR and Western Blot analysis. Cell and tissue culture experiments showed a significant induction of IL-1β-production after NTHi- in vitro -infection (RAW: Med 24h and 48h These results indicate that caspase-1-mediated IL-1β-upregulation is an important mechanism of NTHi-induced inflammation in pulmonary tissues and might be a central mediator in the pathogenesis of respiratory tract infections.

Hintergrund: In der Routine verwendete Methoden zum Monitoring von Entzündung und Ventilation der ambulant erworbenen Pneumonie (CAP) sind verbesserungsbedürftig. Kompartimentspezifische nichtinvasive Verfahren werden bislang nicht eingesetzt. Ziel unseres Projektes ist, ein nichtinvasives Monitoring von Entzündung und Ventilation des Respirationstraktes bei CAP zu etablieren. Hierzu wurden zum einen eine kompartimentspezifische Messung der Stickstoffmonoxid (NO)-Konzentration aus dem alveolären Bereich des Respirationstraktes (FENO) und zum anderen eine elektrische Impedanzthomografie (EIT) durchgeführt.

Acute exacerbations of COPD are mainly mediated by respiratory viruses or bacteria like nontypeable Haemophilus influenzae (NTHi) and Chlamydia pneumoniae (Cpn). To elucidate inflammatory responses to coinfections, we investigated the interaction of viral/atypical pathogens and NTHi in respiratory cells and human lung tissue with the TLR3-agonist Poly(I:C) as a model of viral infection and Cpn as an atypical, TLR2-inducing agent. Alveolar Epithelial Cells (AEC) and human lung tissue (HLT) were pre-incubated with Poly(I:C) or Cpn (strain CWL-029) and costimulated with NTHi 106cfu/ml (strain Rd KW20). After 24h cells and supernatants were harvested for ELISA and Western Blot analysis and tissue was used for in situ -Hybridisation (ISH). NTHi led to significant induction of Interleukin-8 (IL-8) production (HLT: Med 134848±22483pg/ml vs. NTHi 341926±34390pg/ml, n=12, p<0.01). NTHi and Poly(I:C) increased IL-8-production and had significant costimulatory effects as well as Cpn/NTHi-coinfection (AEC: NTHi+Poly(I:C) 18.48±1.93ng/ml vs. NTHi 8.70±2.22ng/ml, p< 0.05, n=4; HLT: Cpn 199395±32882pg/ml vs. Cpn+NTHi 364777±53085pg/ml, p<0.05, n=6). TLR3- and TLR2-stimulation were mediated via MAP-kinases. ISH showed increased IL-8-and TLR2-expression in HLT after Cpn/NTHi-coinfection. Blocking TLR2 with a specific antibody led to partial reduction of IL-8. These data indicate that TLR2- and TLR3-stimulation are necessary for inflammatory responses in NTHi-infection and that TLR-signaling might be important for enhanced inflammation in viral/NTHi and atypical/NTHi coinfections.

Fluorchinolone besitzen in vitro immunmodulatorische Eigenschaften, die zu einer schnelleren Beendigung der Inflammation bei bakteriellen Infekten führen können.