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Zur Untersuchung der Immunpathologie von Pilzinfektionen und zur Evaluation neuer therapeutischer Strategien stehen neben Tiermodellen auch verschiedene in vitro Systeme zur Verfügung. Ein in mehreren Studien an Aspergillus fumigatus untersuchtes Modell ist das alveoläre Bilayer-Transwell-System [1], [2]. Zielsetzung dieses Projekts war die Adaptierung des Modells für die Untersuchung der Wirt-Pathogen-Interaktion von Mucorales im pulmonalen Kontext.

Humane pulmonalarterielle Endothelzellen (HPAEC) und Typ 2 Pneumozyten (A549) wurden auf der unteren bzw. oberen Seite einer 3,0 µm Transwell-Membran kultiviert. Das obere Kompartiment wurde mit 2,5 x 10⁵ ruhenden Konidien von Rhizopus arrhizus oder Rhizomucor pusillus infiziert und bei einem Teil der Transwell-Einsätze zusätzlich 2,5 x 10⁵ moDCs zugegeben. Nach 30 h wurde das Kulturmedium aus beiden Kammern sowie RNA-Proben aus dem oberen Kompartiment geerntet und mittels RT-qPCR und Multiplex-Zytokin-Assays analysiert. Die Mucorales-DNA im unteren Kompartiment wurde mit einem ribosomalen 18S-DNA-Assay quantifiziert [3].

Mit zunehmender Inkubationszeit wurde eine Zunahme der Mucorales-DNA im unteren Kompartiment detektiert, welche sich bei Zugabe von moDCs in das epitheliale Kompartiment reduzierte. In Präsenz der untersuchten Mucorales-Spezies kam es zu einem deutlichen Anstieg der Sekretion proinflammatorischer Zytokine durch die moDCs im oberen Kompartiment. Beim Vergleich der IL-8-Konzentration in den beiden Kompartimenten fand sich bei den mit R. arrhizus infizierten Einsätzen ein geringerer IL-8-Gradient (Tabelle 1 [Tab. 1]). Analog hierzu kam es im Gegensatz zu R. pusillus bei den mit R. arrhizus infizierten Einsätzen zu einer erheblichen LDH-Freisetzung, hinweisend auf eine epitheliale Zytolyse. Während durch die untersuchten Erreger eine signifikante CCL5- und MCP-1-Freisetzung bei den moDCs induziert wurde, fand sich eine reduzierte Freisetzung aus den A549-Zellen, wobei auch dieser Effekt bei R. arrhizus stärker ausgeprägt war (Tabelle 1 [Tab. 1]).

In der Gesamtschau dokumentieren diese Ergebnisse eine erhebliche Invasion des endothelialen Kompartiments mit signifikanter proinflammatorischer Antwort. Das Ausmaß der epithelialen Desintegration weist deutliche Unterschiede zwischen den exemplarisch untersuchten Mucorales-Spezies auf. Untersuchungen zur Expression verschiedener Pattern Recognition-Rezeptoren und Apoptose-Marker sowie vergleichende Untersuchungen mit weiteren Mucorales-Spezies und A. fumigatus befinden sich im Gange.