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Marcel Friedrich Nold

• Removal of apoptotic cells by macrophages or resident semi-professional phagocytes is a prominent principle with important implications for the pathophysiology of chronic inflammatory diseases, viral infections, or cancer. To characterize mechanisms which may determine the fate of apoptotic cells, I investigated chemokine expression in apoptotic promonocytic U-937 cells or PBMC. Exposure of U-937 cells to the anti-cancer drug etoposide (VP-16), an inducer of apoptosis in these cells, was associated with increased expression of the chemokines IL-8 and macrophage inflammatory protein 1alpha (MIP-1alpha). Upregulation of IL-8 mRNA expression by VP-16 was observed as early as 4 h after onset of treatment and was still detectable after 19h of exposure. A serine protease inhibitor prevented both VP-16-induced apoptosis and release of IL-8, whereas inhibition of p38 MAP-kinases reduced IL-8 secretion only. Moreover, I observed that incubation with 2-chlorodeoxyadenosine (CdA) upregulated release of IL-8 from adherent PBMC in parallel to induction of apoptosis. In these cells a modest but significant induction of TNF-alpha release by CdA was also detected. In addition, CdA augmented release of IL-8 from whole blood cultures. By facilitating adequate recruitment of phagocytes to sites of cell death, stress-induced upregulation of chemokines associated with apoptosis may contribute to mechanisms aiming at efficient removal of apoptotic cells.
• Das Abräumen apoptotischer Zellen durch Makrophagen oder ortsgebundene Gewebsphagozyten ist ein wichtiger Prozeß, dessen Ablauf die Pathophysiologie von verschiedenen Krankheitsbildern entscheidend beeinflussen kann. Dazu zählen unter anderem chronisch entzündliche Erkrankungen, Virusinfektionen und Neoplasien. Zur Charakterisierung dieser Vorgänge untersuchte ich die Chemokinfreisetzung in apoptotischen promonozytischen U-937 Zellen und mononukleären Zellen aus peripherem Venenblut (PBMC). In der Zellinie konnte ich zeigen, daß die Expression der Chemokine Interleukin 8 (IL-8) und Macrophage Inflammatory Protein 1alpha (MIP-1alpha) durch das in diesen Zellen Apoptose induzierende antineoplastische Medikament Etoposid (VP-16) hochreguliert wird. Diese Steigerung der mRNA-Expression war bereits 4 Stunden nach Beginn des Experiments nachweisbar und blieb bis zum 19 Stunden-Zeitpunkt erhalten. Durch Zugabe eines Serin Protease Inhibitors waren sowohl die VP-16-induzierte Apoptose als auch die IL-8 Freisetzung hemmbar, während ein p38 MAP-Kinase Inhibitor nur die IL-8 Sekretion beeinträchtigte. Desweiteren zeigten meine Studien, daß in adhärenten PBMC, in denen ich mit 2-Chlorodeoxyadenosin (CdA) Apoptose induzierte, die IL-8 mRNA Expression und Proteinproduktion mit dem Zelltod einhergingen. Unter diesen Bedingungen konnte ich außerdem eine signifikante Hochregulation der TNF-alpha Produktion feststellen. Auch in der Vollblutkultur induzierte CdA IL-8. Die durch Zellstreß hervorgerufene Hochregulation von Chemokin-mRNA und Protein ist demnach eng mit dem parallel ablaufenden programmierten Zelltod assoziiert. Dies impliziert, daß die situationsgerechte Rekrutierung von Phagozyten an Orte, an denen Apoptose stattfindet, einen wichtigen Mechanismus zur Beseitigung sterbender Zellen darstellt.