Exploring natural and pharmocological products for the ability to boost neutrophils against bacterial infections

Seit etwa der Mitte des 20. Jahrhunderts haben große Fortschritte in der Entwicklung von antimikrobiellen Medikamenten und anderen Mitteln der Infektionskontrolle das Blatt bezüglich bakterieller Infektionen zugunsten der Menschen gewendet. Seitdem Penicillin in den 1940er Jahren entwickelt wurde, hat sich die Situation drastisch verbessert. Jedoch war die Euphorie über den potenziellen Sieg über Infektionskrankheiten nur kurzlebig. Fast genauso schnell wie antibakterielle Medikamente eingesetzt wurden, entwickelten Bakterien Resistenzen gegen diese Antibiotika. Aus diesem Grund dauert der Kampf gegen Infektionen bis heute an, zumal sich die Entwicklung neuer antibakterieller Medikamente verringert. Ein alternatives Konzept für die Behandlung von Infektionen, welche durch Antibiotikaresistenzen oder Wirtsimmunität erschwert werden, könnte die pharmakologische Steigerung der antimikrobiellen Fähigkeiten von Phagozyten sein. Pharmakologische Wirkstoffe, die das Immunsystem des Wirts stärken, können neben einer konventionellen Antibiotika-Behandlung für eine erfolgreiche Therapie von Infektionen verwendet werden. In dieser Arbeit wurde die Wirkung des neuartigen Pflanzenextrakts Guarea kuthiana (Kapitel 3) sowie des bekannten Antibiotikums Enrofloxacin (Kapitel 4) auf die Funktionen von Neutrophilen untersucht. Dabei wurde die Fähigkeit dieser beiden Wirkstoffe, die Immunantwort des Wirts gegen bakterielle Infektionen zu stimulieren, analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass G. kunthiana die antimikrobiellen Aktivitäten von bovinen und humanen Neutrophilen steigern kann. Interessanterweise zeigt G. kunthiana keine direkte antimikrobielle Wirkung auf die Bakterien, jedoch ist nach der Behandlung von Neutrophilen mit G. kunthiana eine signifikante Wachstumshemmung von E. coli und S. aureus zu beobachten. Dieser Effekt wurde durch die Behandlung der Zellen mit Cytochalasin D aufgehoben, was zeigt, dass Phagozytose an diesem Prozess beteiligt ist. Es konnte auch demonstriert werden, dass G. kunthiana die Bildung von antimikrobiellen neutrophilen extrazellulären Fallen (NETs) induziert. In dieser Arbeit konnte zudem gezeigt werden, dass eine Behandlung der Neutrophilen mit Enrofloxacin zu einer erhöhten Bildung von Sauerstoffderivaten führt. Außerdem ist eine signifikante Auswirkung auf die intrazelluläre Aufnahme von FITC-markierten S. aureus in Enrofloxacin behandelten Zellen zu erkennen. Interessanterweise induziert die Behandlung von Neutrophilen mit Enrofloxacin ebenfalls die Bildung von NETs. Jedoch wurde nach der Behandlung der Zellen mit Cytochalasin D oder Nocodazole die Enrofloxacin-vermittelte NETs-Induktion aufgehoben, was darauf hinweist, dass die Polymerisation von Aktin und Tubulin an der durch Enrofloxacin-vermittelte Induktion der neutrophilen extrazellulären Fallen beteiligt ist. Die vorliegende Studie zeigt, dass das Pflanzenextrakt G. kunthiana und das Antibiotikum Enrofloxacin die zelluläre Immunantwort stimulieren können und somit den Infektionsverlauf protektiv beeinflussen können.