The Inhibitory Effect of Curosurf® and Alveofact® on the Formation of Neutrophil Extracellular Traps

Abstract

Neutrophile extrazelluläre Fallen (NETs) stellen als Teil des angeborenen Immunsystems einen Abwehrmechanismus mit sowohl Vor- als auch Nachteilen dar. Durch die Freisetzung von netzartig dekondensierter DNA zusammen mit verschiedenen Proteasen und Enzymen wie neutrophiler Elastase (NE) und Myeloperoxidase (MPO) werden nicht nur Pathogene neutralisiert, sondern auch Gewebeschäden hervorgerufen. Viele entzündliche Erkrankungen sind daher mit dem Vorhandensein von NETs vergesellschaftet, wobei ihre Rolle noch nicht abschließend geklärt ist. Surfactant besitzt als oberflächenaktive Substanz des alveolären Epithels neben physikalischen auch immunregulatorische Eigenschaften, welche die Homöostase des Immunsystems durch Interkation mit angeborenen und adaptiven Immunzellen beeinflusst. In dieser Arbeit wurde der Effekt von natürlichen Surfactant-Präparaten (Curosurf® und Alveofact®) auf die Entstehung von NETs in vitro untersucht. Mittels fluorometrischer und absorptionsbasierter Assays wurde eine signifikante Reduktion von den NET-spezifischen Proteinen NE und MPO sowie zellfreier DNA nachgewiesen. Dieser Effekt war am stärksten ausgeprägt in den Proben mit der höchsten Surfactant-Konzentration und mit der längsten Vorbehandlung vor der NETosis-Stimulation mittels Phorbol-12-myristat-13-acetat (PMA). Diese Beobachtungen wurden mittels Immunfluoreszenzmikroskopie bestätigt. Auch die Expression des extrazellulären P2Y6-Rezeptors als potenzieller Regulator der NETosis wurde durch Surfactant-Behandlung heruntergesetzt. Zusammenfassend ließ sich eine signifikante dosisabhängige inhibierende Wirkung von natürlichem Surfactant auf die Bildung von NETs zeigen, welches somit einen potenziellen Ansatzpunkt für die Therapie inflammatorischer Erkrankungen darstellt und weiter erforscht werden sollte.

Neutrophil extracellular traps (NETs), as part of the innate immune system, represent a defense mechanism with both advantages and disadvantages. The release of net-like decondensed DNA together with various proteases and enzymes such as neutrophil elastase (NE) and myeloperoxidase (MPO) not only neutralizes pathogens but also causes tissue damage. Accordingly, many inflammatory diseases are associated with the presence of NETs, although their final role has yet to be determined. Pulmonary Surfactant, being a surface-active substance of the alveolar epithelium, exhibits physical as well as immunoregulatory properties, which influence the homeostasis of the immune system via interaction with innate and adaptive immune cells. In this study, the effect of natural surfactant preparations (Curosurf® and Alveofact®) on the formation of NETs was investigated in vitro. Using fluorometric and absorption-based assays, a significant reduction of the NET-specific proteins NE and MPO as well as cell-free DNA was detected. This effect was most pronounced in the samples treated with the highest surfactant concentration and with the longest pretreatment before NETosis stimulation using phorbol-12-myristate-13-acetate (PMA). Immunofluorescence microscopy confirmed these findings. Likewise, the expression of the extracellular P2Y6 receptor as a potential regulator of NETosis was downregulated by surfactant treatment. In conclusion, the demonstrated significant dose-dependent inhibitory effect of natural surfactant on the formation of NETs represents a potential target for the therapy of inflammatory diseases and should be considered for further examination.