M ONOZYTENSUBPOPULATIONEN

Bereits 1979 entdeckte Gerrity et al. Monozyten als zelluläre Hauptkomponente der Atherosklerose bei Schweinen. (Gerrity, R. G., Naito, H.K., et al., 1979) Eine Reduktion der Monozyteninteraktion an der Gefäßwand durch Bisphosphonate bei Kaninchen konnte eine verminderte Bildung von atherosklerotischen Läsionen hervorrufen. (Ylitalo, R., Oksala, O., et al., 1994) Diese Entdeckungen ließen annehmen, dass Monozyten eine entscheidende Rolle bei der Pathogenese der Atherosklerose spielen müssen.

Monozyten wurden zunächst nur als Übergangszellen im Blut angesehen, welche sich im Gewebe zu Makrophagen und Dendritischen Zellen entwickeln, um dann ihre eigentliche Funktion ausüben zu können. Studien konnten jedoch belegen, dass Monozyten eine relativ heterogene Population sind, wobei auch die einzelnen Subpopulationen verschiedene Funktionen ausüben können.

Monozytensubpopulationen existieren sowohl bei der Maus als auch beim Menschen und spielen bei der Bildung und dem Progress von atherosklerotischen Plaques unterschiedliche Rollen. (Libby, P., Nahrendorf, M., et al., 2013)

2.3.1 Monozytensubpopulationen bei der Maus

Das Blut einer Maus beinhaltet durchschnittlich 100 Monozyten pro Mikroliter, das sind ca. 1,5% der Gesamtleukozytenzahl und damit eine deutlich geringere Proportion als beim Menschen. Mit Hilfe von Durchflusszytometrie und Mikroskopie wurden anhand der unterschiedlichen Oberflächenmarker CCR2 und CX₃CR1 verschiedene Subpopulationen bei der Maus beschrieben.

Ly6C^hi/Gr1⁺ Monozyten exprimieren vermehrt CCR2 und kaum CX₃CR1 . Umgekehrt exprimieren die Ly6C^lo/Gr1⁻ Monozyten in erhöhtem Ausmaß CX₃CR1, dafür CCR2 nur gering. Im Knochenmark differenzieren die Monozyten Subpopulationen aus einer hämopoetischen Stammzelle und bilden Vorläuferzellen. Es bilden sich 𝐿𝑦6𝐶^ℎ𝑖 und 𝐿𝑦6𝐶^𝑙𝑜 Zellen, die aus dem Knochenmark in das Blut ausgeschwemmt werden. CCR2 ist wichtig für den Übertritt der Monozyten aus dem Knochenmark in das zirkulierende Blut.

(Serbina, N.V., Pamer, E.G., 2006; Tsou, C.L., Peters, W., et al., 2007) Die Rekrutierung der Monozyten aus der Milz und die Migration aus dem Blutstrom ins Gewebe ist CCR2 unabhängig. (Serbina, N.V., Pamer, E.G., 2006) CX₃CR1 reguliert die Differenzierung von glatten Muskelzellen in der Gefäßwand nach Verletzungen und trägt so zu einer Defektheilung bei. Eine Herunterregulierung des CX₃CR1 Rezeptoren auf der Monozytenoberfläche der Maus führt zu einer gestörten Defektheilung der Gefäßwand und damit zu einem Gefäßleck. (Kumar, A.H., Martin, K., et al., 2013) Landsman et al. zeigte, dass die CX₃CR1-CX₃CL1 Interaktion weniger Apoptose von Monozyten induziert. (Landsman, L., Bar-On, L.

et al., 2009)

Im Kontext der Atherosklerose erfolgt eine Diapedese der 𝐿𝑦6𝐶^ℎ𝑖/𝐺𝑟1⁺ Monozyten in die Intima, welche zu Makrophagen differenzieren, die durch Lipidaufnahme den atherosklerotischen Plaque bilden und den Prozess weiter vorantreiben. Ly6C^hi/Gr1⁺ Monozyten der Maus akkumulieren bevorzugt im Blut bei akuter oder chronischer Entzündung, auch im Rahmen einer akuten Verletzung. (Drevets, D.A., Dillon, M.J., et al., 2004; Nahrendorf, M., Swirski, F.K., et al. 2007) Bei einer chronischen Entzündungsreaktion, wie es bei der

Atherosklerose der Fall ist, steigt die Anzahl der zirkulierenden Ly6C^hi/Gr1⁺ Mausmonozyten deutlich an. (Swirski, F.K., Pittet, M.J., et al. 2006)

Die Funktion der 𝐿𝑦6𝐶^𝑙𝑜/𝐺𝑟1⁻Monozyten bei der Bildung und dem Progress von atherosklerotischen Läsionen ist nicht eindeutig belegt, aber ihre Eigenschaften könnten die Wundheilung der Gefäßwand nach Verletzung begünstigen. Bei akuter Verletzung und bei einem Myokardinfarkt bleibt die Anzahl der 𝐿𝑦6𝐶^𝑙𝑜/𝐺𝑟1⁻ Monozyten relativ konstant. (Wu, H., Gower, R.M., et al. 2009) Bei chronischer Entzündung, zum Beispiel im Rahmen der Atherosklerose, konnte kein signifikanter Anstieg oder Abfall der 𝐿𝑦6𝐶^𝑙𝑜/𝐺𝑟1⁻ Monozyten gezeigt werden. (Combadiere, C., Potteaux, S., et al., 2008; Tacke, F., Alvarez, D., et al. 2007)

Bei einem Myokardinfarkt sind in der akuten Phase vor allem 𝐿𝑦6𝐶^ℎ𝑖/𝐺𝑟1⁺ Monozyten zu finden, die durch eine erhöhte Sezernierung an TNF-α und proteolytischen Enzymen eine Entzündungsreaktion unterhalten. (Nahrendorf, M., Swirski, F.K., et al. 2007) Ähnlich verläuft die entzündliche Reaktion bei Bakterien, Viren oder Parasiten, mit einer erhöhten Produktion von TNF-α, iNOS, IL-12 und Interferon-1. (Serbina, N. V., Jia, T., et al. 2008; Strauss-Ayali, D., Conrad, S.M., et al. 2007; Serbina, N.V., Salazar-Mather, T.P., et al., 2003; Barbalat, R., Lau, L., et al., 2009; Robben, P.M., LaRegina, M., et al., 2005) bei der Wundheilung nach einem Myokardinfarkt teil, indem sie einen proangiogenetischen Phänotyp entwickeln und durch verstärkte Stimulation von Fibroblasten zur Ausbildung einer stabilen Infarktnarbe beitragen. (Serbina, N.V., Pamer, E. G., 2006)

2.3.2 Monozytensubpopulationen beim Menschen

Auch Menschen haben verschiedene Monozytensubpopulationen, die sich durch die Expression entweder vom LPS Rezeptor CD14 oder den FcγIII Rezeptor CD16 unterscheiden lassen. CD14⁺⁺CD16⁻ Monozyten werden häufig als klassische Monozyten, CD14⁺⁺CD16⁺⁺ als intermediäre Monozyten und CD14⁺CD16⁺⁺ als nicht klassische Monozyten bezeichnet.

Studien zeigen, dass die CD16⁺ Monozyten möglicherweise eine Weiterentwicklung der CD16⁻ Monozyten sind. (Ziegler-Heitbrock, H.W., Fingerle, G., et al., 1993) CD14⁺⁺CD16⁻Monozyten machen mit ca. 85% den Hauptteil der gesamten Monozyten im peripheren Blut aus. Phänotypisch ähneln die klassischen Monozyten im Menschen den proinflammatorischen Ly6C^hi/ Gr1⁺Monozyten der Maus, welche vermehrt CCR2, CD62L, CD64, MPO und vermindert CX₃CR1 exprimieren. (Wildgruber, M., Lee, H., et al., 2009) Ihre eher inflammatorische Wirkung wird auch dadurch begründet, dass sie kurz nach einem Myokardinfarkt signifikant ansteigen und sie das antiinflammatorische Molekül PD-1 herunterregulieren (Serbina, N.V., Pamer, E.G., 2006; Said, E.A., Dupuy, F.P., et al., 2010).

Die nicht klassischen CD14⁺CD16⁺⁺ Monozyten sind eher anti-inflammatorisch und ähneln der Ly6C^lo/Gr1⁻ Monozyten der Maus, denen eine Schutzfunktion an der luminalen Endothelseite unter homeostatischen und entzündlichen Bedingungen zugeschrieben wird. Dieses Phänomen konnte bis jetzt nur in kleinen Venen und Arterien von Haut, Mesenterium und Gehirn der Maus nachgewiesen werden. (Auffray, C., Fogg D., et al., 2007) Die Monozyten bewegen sich langsam an der Endothelinnenseite entlang und binden durch ihren Chemokinrezeptor CX₃CR1 an Fraktalkin. CCR2 wird vermindert exprimiert.

Die intermediäre CD14⁺⁺CD16⁺⁺ Monozytenpopulation ist anteilsmäßig am geringsten vertreten, kann jedoch verstärkt TNFα sezernieren. (Schlitt, A., Heine, G.H., et al., 2004) Clusteranalysen haben ergeben, dass die intermediären Monozyten eher der Gruppe der Ly6C^hi/Gr1⁺ Monozyten ähnlich sind, als denen der Ly6C^lo/Gr1⁻ Monozyten. (Libby, P., Nahrendorf, M., et al., 2013; Cros, J., Cagnard, N., et al., 2010; Ingersoll, M.A., Spanbroek, R., et al., 2010)