Zigarettenrauch inhibiert die Aktivierung humaner Atemwegsepithelzellen durch gram positive Bakterien

Einleitung: Zigarettenrauch ist ein wesentlicher Risikofaktor für die Entstehung einer chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) und korreliert mit einer höheren Infektionsrate der Atemwege. Diese Arbeit soll zeigen, dass Zigarettenrauch die Aktivierung des angeborenen Immunsystems durch direkte Beeinflussung des NF-kB-Signalwegs stört.

Methoden: Wir haben mit sensitiven Methoden ex vivo die Konzentration des humanen β-Defensin-2 (hBD-2) in Sputum von Patienten mit ambulant erworbener Pneumonie (CAP) gemessen. Die Auswirkung von Zigarettenrauch auf die antibakterielle Aktivität von primären Atemwegsepithel (pHBE) und die Expression antimikrobieller Peptide wurde in einem in vitro Infektionsmodell molekularbiologisch und funktionell untersucht. Die Aktivierung von NF-kB in differenziertem primären Atemwegsepithel wurde proteinbiochemisch und durch Immunfluoreszensmikroskopie untersucht.

Ergebnisse: Die Konzentration von hBD-2 im Sputum bei aktiven und ehemaligen Rauchern mit akuter Pneumonie war signifikant niedriger als bei nichtrauchenden Pneumoniepatienten. Die Induktion von hBD-2 durch Pseudomonas aeruginosa PAOI in differenzierten pHBEs wurde in vitro durch Zigarettenrauch unterdrückt. Diese Ergebnisse korrelierten mit einer verminderten antimikrobiellen Aktivität und hBD-2 Konzentration, sowie einer Unterdrückung der Kerntranslokation von RelA nach Berauchung. Zigarettenrauch hatte keinen zytotoxischen Einfluss auf pHBEs oder die Adherenz von P. aeruginosa. Die verminderte hBD-2 Expression nach Zigarettenrauch und bakterieller Stimulation konnte durch Antioxidantien erhöht werden. Exogen appliziertes hBD-2 verringerte die Infektionsrate der Zellen nach dem Berauchen.

Diskussion: Zigarettenrauch verhindert die Aktivierung von Nf-kB nach bakterieller Stimulation und damit die Expression NF-kB abhängiger Komponenten des angeborenen Immunsystems. Der zugrunde liegende Mechanismus spielt möglicherweise eine wichtige Rolle in der Pathogenese von CAP und COPD.