ACE (CD143) in granulomatösen Entzündungen von Mensch und Tier: Speziesspezifische Expression in Endothel und Makrophagen

Zusammenfassung

Vorkommen und Verteilungsmuster von Angiotensin I-converting enzyme (ACE, Kininase II, CD143), das die Auswirkungen des RAS und des KKS über die Gewebespiegel bioaktiver Angiotensine und Kinine reguliert, ist in Geweben von Mensch und Tier unzureichend charakterisiert. Erst kürzlich fiel seine endotheliale Heterogenität mit bemerkenswerter Gefäß-, Organ- und Speziesspezifität auf. Ferner sind die bei Sarkoidose und einigen histiozytären Entzündungen abnorm erhöht gefundenen ACE-Serumspiegel morphogenetisch nicht erklärt. Ziele dieser Arbeit waren daher, mit sechs gegen denaturiertes menschliches ACE hergestellten neu zur Verfügung stehenden monoklonalen Antikörpern (mAk) (CG1, CG2, CG3, CG4, CG5 und 5F1) das Expressionsmuster von ACE (1.) in Makrophagen und ätiologisch verschiedenen granulomatösen Entzündungen des Menschen zu vergleichen, (2.) diese mAk hinsichtlich einer möglichen Kreuzreaktivität mit dem ACE verschiedener Tierarten zu prüfen, um dadurch (3.) mögliche speziesspezifische Unterschiede in der endothelialen, makrophagozytären und granulomatösen ACE-Expression zu analysieren. Außerdem wurden die mAk JC/70A gegen CD31, mAk KP1 gegen CD68 und mAk MR12/53 (unspezifisch) zu Kontrollzwecken eingesetzt.
Grundlage bildeten formalinfixierte und in Paraffin eingebettete Gewebeproben von Patienten mit klinisch abgesicherter Tuberkulose (n= 41), Sarkoidose (n= 29), Toxoplasmose (n= 30), Fremdkörpergranulomen unterschiedlicher Ätiologie (n= 14) und 20 Patientenfälle mit besonderen granulomatösen und histiozytären Entzündungen wie Schistosomiasis, Blastomykose, mykobakterieller Histiozytose und Morbus Hansen (Lepra). Ferner wurden in Paraffin eingebettete Gewebeproben von 21 verschiedenen Tierarten untersucht. Histiozytäre und granulomatöse Gewebereaktionen konnten hier jeweils an der Tuberkulose von Menschenaffe, Hund, Katze und Großkatzen, an der Lungenmykose des Kaninchens und an Fremdkörperreaktionen des Hundes erfasst werden. Das Gewebematerial entstammte den Instituten für Pathologie und Veterinär-Pathologie der JLU Giessen, die Sonderfälle der Abteilung für Pathologie der Universität Campinas, Brasilien. Als Detektionsmethode der Immunreaktivität diente die APAAP-Technik. Die geweblichen Expressionsmuster von ACE wurden einheitlich analysiert, wobei eine semiquantitative Erfassung morphologisch und immunhistologisch relevanter Gewebeveränderungen bei Sarkoidose, Tuberkulose und Toxoplasmose eine vergleichende statistische Analyse zuließ.
Von den analysierten mAk gegen humanes ACE reagierte der mAk CG2 kreuz mit dem ACE des Menschenaffen, der Carnivoren Hund, Katze und aller Großkatzen, des Kaninchens und des Gürteltieres, nicht jedoch mit dem ACE der Kleinnager Hamster, Maus, Ratte und Meerschweinchen oder der Omni- und Herbivoren wie Schwein, Schaf, Ziege, Rind und Pferd. Dies spricht für konservierte ACE-Proteindomänen mit immunogener Ähnlichkeit untereinander verwandter Tierarten. Der mAk CG2 lokalisierte ACE in den Geweben der kreuzreaktiv gefundenen Tierarten jeweils eindeutig. Auffallende gefäß-, organ- und speziesspezifische Unterschiede betrafen jedoch die endotheliale Expression, besonders deutlich im direkten Vergleich der Lungen-, Nieren- und Lebervaskularisation. Während Alveolarendothel allgemein stark und einheitlich exprimierte, fehlte ACE in den Endothelien aller Nierengefäße von Kaninchen und Affe, und nur die Carnivoren Hund und Katze zeigten eine Expression in venösen Endothelien des splanchnalen (und portalen) Gefäßsystems. Die Ergebnisse bestätigen - über Mensch und Ratte hinaus - die Heterogenität der endothelialen ACE-Verteilung für zahlreiche weitere Tierarten. Eine unterschiedliche Regulation von zirkulierendem RAS, KKS und Blutdruck ist daher zu vermuten, jeweils angepasst an die Bedürfnisse der betreffenden Spezies und des betreffenden Organsystems.
In einer überraschenden Heterogenität präsentierte sich ebenfalls das von Makrophagen exprimierte ACE, das spezies- und zudem aktivierungsabhängigen Mustern folgte. Alveolarmakrophagen und andere aktivierte Makrophagen zeigten sich beim Menschen gering immunreaktiv für ACE, jedoch in keiner der untersuchten Tierarten. Eine dem Menschen vergleichbare Morphologie und stets ausgeprägte ACE-Immunreaktivität waren kennzeichnend für die epitheloidzellig granulomatöse Entzündungsreaktion des Menschenaffen bei Tuberkulose, wurden aber nur unregelmäßig und sporadisch bei Hund und Katze und nicht bei Großkatzen gefunden. Trotz massiver Tuberkulose gehörte eine ACE-Expression bei Großkatzen offenbar nicht zu dem Reaktionsspektrum aktivierter Makrophagen, ebensowenig wie bei aktivierten Makrophagen des Kaninchens. Beim Menschen dagegen unterschieden sich Sarkoidose, Tuberkulose und Toxoplasmose nicht substanziell in der histiozytären Fähigkeit zur ACE-Expression. Die hinsichtlich zellulärer Art und Intensität faktisch gleichartigen Expressionsmuster von Sarkoidose und Tuberkulose erklären ihre unterschiedlich beschriebenen ACE-Serumspiegel nicht. Daher müssen hier andere Einflußfaktoren diskutiert werden, wie eine unterschiedliche Aktivität von Sekretasen, die das plasmatisch erfassbare ACE generieren. Die multifaktorielle Analyse ergab, dass nicht Lymphozyten, sondern die Makrophagen selbst signifikanten Einfluss auf ihre Akkumulation und ACE-Expression in der granulomatösen Entzündungsreaktion haben. Diese Befunde decken sich gut mit der kürzlich bekanntgewordenen Beziehung zwischen ACE und dem von Makrophagen gebildeten Zytokin MCP-1, das - zumindest experimentell von Angiotensin II induziert - für die Makrophagen-akkumulation verantwortlich ist und beim Menschen mit ACE-Gehalt und Ausprägungsgrad granulomatöser Gewebereaktionen korreliert. Die eigenen Befunde sprechen dafür, dass Tierarten, denen das Reaktionsspektrum mit lokal ausgeprägter ACE-Expression fehlt, tatsächlich keine vergleichbare epitheloidzellig granulomatöse Entzündungsreaktion aufbauen können.