Herunterregulierung von miR-155 hemmt die Entzündungsreaktion in humanen pulmonalen mikrovaskulären Endothelzellen nach Infektion mit dem Influenza-A-Virus durch Targeting des Sphingosin-1-Phosphat-Rezeptors 1
Das Influenza-A-Virus ist ein hochkontagiöser respiratorischer Erreger, der eine erhebliche Bedrohung für die menschliche Gesundheit darstellt. Während milde Infektionen meist auf die oberen Atemwege begrenzt bleiben, können schwere Verläufe zum akuten Atemnotsyndrom (ARDS) führen, das häufig letal endet. Die molekularen Mechanismen, die diesen schweren Komplikationen zugrunde liegen, sind nicht vollständig geklärt. Es wird jedoch angenommen, dass eine dysregulierte Produktion proinflammatorischer Zytokine, bekannt als „Zytokinsturm“, eine Schlüsselrolle spielt. Die Modulation der durch das Influenza-A-Virus induzierten Entzündungsreaktion könnte daher ein vielversprechender therapeutischer Ansatz zur Vermeidung schwerer Krankheitsverläufe sein.
Endothelzellen sind zentral an der Entstehung des Zytokinsturms beteiligt. Bei schweren Infektionen aktivieren diese Zellen die Sekretion von Zytokinen und Chemokinen, was zur Rekrutierung von Leukozyten und zur Schädigung der alveolären epithelial-endothelialen Barriere führt. Diese Kaskade mündet letztlich in ARDS. MicroRNA-155 (miR-155) ist ein wichtiger Regulator der Entzündungsreaktion, dessen Rolle bei Influenza-A-Infektionen untersucht wurde. Diese Studie analysiert den Mechanismus von miR-155 in der Zytokinproduktion infizierter Endothelzellen, mit Fokus auf die Interaktion mit dem Sphingosin-1-Phosphat-Rezeptor 1 (S1PR1).
Humane pulmonale mikrovaskuläre Endothelzellen (HPMECs) wurden mit dem H1N1-Influenzavirus infiziert. Die Infektionseffizienz wurde mittels Immunfluoreszenz nachgewiesen, die eine Expression des viralen Nukleoproteins (NP) 8 Stunden post infectionem (p.i.) zeigte. Die Expression proinflammatorischer Zytokine und miR-155 wurde mittels Echtzeit-PCR quantifiziert. Eine Dual-Luciferase-Reporterassay charakterisierte die Bindung von miR-155 an die 3′-untranslatierten Region (UTR) von S1PR1, und Western-Blot-Analysen bestimmten Proteinlevel.
Die Ergebnisse zeigten einen signifikanten Anstieg von miR-155 in HPMECs nach H1N1-Infektion (3,875 ± 0,062-fach bei 24 h p.i. vs. 1,043 ± 0,013 bei 0 h p.i.; P = 0,001). Die Überexpression von miR-155 steigerte die Produktion von IL-1β, IL-6, IL-8, CCL2, CCL5, TNF-α und IFN-β, während die miR-155-Inhibition diese reduzierte. Beispielsweise war die IL-1β-mRNA-Expression in miR-155-mimik-behandelten Zellen im Vergleich zur Negativkontrolle (NC) erhöht (P = 0,001), während die miR-155-Hemmung zu einer Reduktion führte (P = 0,005).
S1PR1 wurde als direktes Ziel von miR-155 identifiziert. Der Luciferase-Assay bestätigte, dass miR-155 die Aktivität der wildtypischen S1PR1-3′-UTR, nicht jedoch einer mutierten 3′-UTR, hemmte. Die miR-155-Überexpression reduzierte S1PR1-Proteinlevel, während die miR-155-Inhibition diese erhöhte. In infizierten HPMECs schwächte die S1PR1-Herunterregulierung den inhibitorischen Effekt der miR-155-Blockade auf die Zytokinproduktion und die NF-κB-Aktivierung ab.
NF-κB, ein zentraler Transkriptionsfaktor der Entzündungsantwort, zeigte in miR-155-überexprimierten Zellen eine erhöhte Phosphorylierung der p65-Untereinheit (Phospho-p65). Die miR-155-Inhibition reduzierte Phospho-p65-Spiegel. Die siRNA-vermittelte S1PR1-Herunterregulierung milderte den Effekt der miR-155-Blockade auf die NF-κB-Aktivierung, was auf eine Vermittlung über S1PR1 hindeutet.
Diese Studie unterstreicht die Rolle von miR-155 als proinflammatorischer Regulator in Influenza-A-infizierten Endothelzellen. Die miR-155-Hochregulierung unterdrückt S1PR1, aktiviert NF-κB und fördert die Zytokinproduktion. Die Inhibition von miR-155 könnte durch S1PR1-Stabilisierung und NF-κB-Hemmung die Entzündungsreaktion dämpfen, was einen therapeutischen Ansatz zur Prävention von ARDS darstellen könnte.
Die Aktivierung von Endothelzellen ist entscheidend für die Pathogenese des Influenza-induzierten ARDS. Die gezielte Modulation der miR-155/S1PR1-Achse könnte die überschießende Entzündungsantwort kontrollieren und schwere Verläufe verhindern. Weitere Studien sind erforderlich, um die Wirksamkeit einer miR-155-Inhibition in vivo zu validieren und gezielte Therapien zu entwickeln.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000001036