Abstract:

In der vorliegenden Arbeit wurde die Bedeutung des Transkriptionsfaktorkomplexes Hypoxie-induzierbarer Faktor (HIF)-1α für das Verhalten monozytärer Zellen unter Hypoxie sowie nach inflammatorischer Präkonditionierung untersucht. Darüber hinaus wurde der Einfluss akuter, schwerer Hypoxie auf die Wechselwirkung zwischen Monozyten und Endothelzellen charakterisiert. HIF-1α-defiziente Monozyten und Makrophagen weisen nicht nur eine verminderte Vitalität unter Hypoxie auf, sondern zeigen eine deutlich eingeschränkte Funktion, auf einen inflammatorischen Stimulus hin eine angemessene Immunantwort zu generieren. So weisen sie beispielsweise eine geringere Infiltration in inflammatorisches Gewebe auf, die durch eine verminderte Adhäsion, Migration, Chemotaxis und Invasion in extrazelluläre Matrix bedingt ist. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Etablierung einer Endotoxintoleranz (Toleranzentwicklung bezüglich bakterieller Stimuli, die durch Vorinkubation mit geringen Endotoxinmengen erzielt wird) in vitro und in vivo zu einer verminderten HIF-1α Protein- und mRNA-Expression führt. Als Ursache dafür konnte die Induktion des alternativen NF-κB-Signalwegs während der Toleranzentwicklung bestimmt werden. Endotoxintolerante Monozyten und Makrophagen wiesen eine verminderte Vitalität unter hypoxischen Bedingungen sowie eine verminderte Invasion in extrazelluläre Matrix auf und verhielten sich somit sehr ähnlich zu HIF-1α-defizienten Zellen. Insgesamt führten die erzielten Ergebnisse zu der These, dass mittels Endotoxintoleranz in diesen Zellen ein funktionaler HIF-1α Knock-down erzielt werden kann. Bezüglich der Auswirkungen schwerer Hypoxie auf das Adhäsionsverhalten von Monozyten an Endothelzellen konnte eine deutliche Induktion der monozytären Adhäsion festgestellt werden. Diese erfolgte durch hypoxische - jedoch nicht HIF-1α-abhängige - Induktion des monozytären Adhäsionsmoleküls ICAM-1, das im vorliegenden Fall mit endothelialem ICAM-1 Homodimere ausbilden könnte. Eine Steigerung der Expression dieses Moleküls bedarf einer de novo Synthese, die in den Monozyten durch die hypoxische Aktivierung des klassischen NF-κB-Signalwegs induziert wird. Auch die langfristige Inkubation der Zellen mit sehr geringen LPS-Dosen führte zu einer vermehrten Expression des monozytären ICAM-1, was eine bis heute völlig unbekannte Bedeutung dieses Moleküls innerhalb der Leukozyten-Adhäsionskaskade nahe legt. Eine Ergänzung dieses Modells zur monozytären Adhäsion um die ICAM-1-ICAM-1-Wechselwirkung erscheint deshalb sinnvoll.