Titelaufnahme

Background: Toll-like Rezeptoren spielen eine wichtige Rolle in der natürlichen Immunabwehr. Sie können Pathogene erkennen und Signale ins Zellinnere weiterleiten. Daraufhin erfolgt die Stimulation dieser Zelle, die zur Produktion von Entzündungsmediatoren führt. Parodontitis ist eine chronische Entzündung des Zahnhalteapparates und Porphyromonas gingivalis gilt als Leitkeim der chronischen Form dieser Erkrankung.

Lipopolysaccharid (LPS) von Porphyromonas gingivalis bindet an Toll-like Rezeptor 2 (TLR2), Toll-like Rezeptor 4 (TLR4) und CD14. Ziele: In einem in vitro Zellkulturmodell wurde die lokale Immunantwort mit der systemischen verglichen. Humane Gingivafibroblasten und humane Periodontal-ligamentzellen wurden stellvertretend für die lokale Immunreaktion ausgewählt, Peripheral Blood Mononuclear Cells für die systemische. Die Expression von TLR2, TLR4 und CD14 wurde nach Stimulation mit LPS von Porphyromonas gingivalis (Pg) und Escherichia coli (E. coli) gemessen. Die Ergebnisse sollten Rückschlüsse auf mögliche Unterschiede zwischen lokaler und systemischer Immunantwort aufzeigen. Dazu stellte sich die Frage, ob es eine Korrelation zwischen Pg-LPS und E. coli-LPS gibt. Materialien and Methoden: Primärzellen von humanen Gingivafibroblasten (hGFB) und humanen Periodontalligamentzellen (hPDL) wurden kultiviert, ebenso Peripheral Blood Mononuclear Cells (PBMCs) entnommen und mit LPS von Pg und E. coli in aufsteigender Konzentration stimuliert. Aus den erhaltenen Proben wurde RNA isoliert und diese durch Reverse Transkriptase in cDNA umgeschrieben. Mittels anschließender Real-Time-PCR wurde die Expression von TLR2, TLR4 und CD14 untersucht.

Resultate: Die lokale Immunantwort in hGFB und hPDL zeigt, dass LPS vor allem über TLR2 gebunden wird. In hGFB werden TLR4 und CD14 annähernd gleich hochreguliert, generell erscheinen die Ergebnisse hier am schwächsten. hPDL zeigen in TLR2 und TLR4 die höchsten Expressionen.

Systemisch, in PBMCs, wird LPS vor allem an CD14 gebunden, gefolgt von TLR2 und TLR4. LPS von E. coli kann Zellen des Parodonts, Pg-LPS kann PBMCs stimulieren. Das Endotoxin von E. coli zeigt stärkere Wirkung als jenes von Pg. In hGFB und PBMCs kommt es mit steigender E. coli-LPS Konzentration zu höheren Rezeptorenexpressionen. Im Gegensatz dazu zeigt sich in hPDL eine Regression. Conclusio: In der hier durchgeführten in vitro Studie wurde die lokale Immunantwort in hGFB und hPDL via TLR2 aktiviert. hPDL reagieren am stärksten auf die Stimulierung mit LPS von Pg und E. coli. CD14 wird vor allem von PBMCs hochreguliert und spielt somit für die systemische Immunantwort eine wichtige Rolle. LPS von E. coli verursacht höhere Expressionswerte als LPS von Pg.

Background: Toll-like receptors plays an important role in the natural immune response. They are able to recognize pathogens and transmit signals to the inner cell. This causes the stimulation of the cell, which further leads to the production of pro-inflammatory mediators. Periodontitis is a chronic infection of the tissues that surround and support the teeth. Porphyromonas ginivalis is considered the main pathogenic organism in the chronic course of this disease. The lipopolysaccharides (LPS) of Porphyromonas gingivalis bind to the toll-like receptor 2, toll-like receptor 4 and CD14.

Aims: In an in vitro cell culture, the local immune response was compared to the systemic response. Human gingival fibroblasts and human periodontal ligament cells were chosen to represent the local response, whereas for the systemic response, peripheral blood mononuclear cells were selected. After stimulation with LPS of Porphyromonas gingivalis (Pg) and Escherichia coli (E. coli), the expression of TLR2, TLR4 and CD14 was measured. The results should point out possible differences between the local and systemic immune response. Further, a correlation between Pg-LPS and E. coli-LPS was researched.

Materials and methods: Primary cells of human gingival fibroblasts (hGFB) and human periodontal ligament cells (hPDL) were cultivated and peripheral blood nuclear cells (PBMCs) drawn and subsequently stimulated with increasing concentrations of LPS of Pg and E. coli. RNA was isolated from the resulting samples and transcribed to cDNA by reverse transcriptase. The expression of TLR2, TLR4 and CD14 was then researched by real-time-PCR.

Results: The local immune response in hGFB and hPDL shows that LPS is primarily bound to TLR2. In hGFB, TLR4 and CD14 are expressed almost equally and generally provide the lowest results. hPDL shows the strongest expression of TLR2 and TLR4. As for the systemic response, LPS is primarily bound to CD14 in PMBCs, followed by TLR2 and TLR4.

LPS of E. coli is able to stimulate periodontal cells - LPS of Pg is able to stimulate PBMCs. E. coli's endotoxin is more potent than that of Pg. In hGFBs and PBMCs, the receptor expression is increased by higher LPS concentrations. In contrast, hPDLs show a regression.

Conclusion: In this in vitro experiment a local immune response in hGFB and hPDL was triggered via TLR2. hPDL showed the strongest response to the stimulation with LPS of Pg and E. coli. CD14 is primarily expressed in PBMCs and plays an important part in the systemic immune response.

LPS of E. coli causes increased expressions when compared to LPS of Pg.