Regulation des Toll-like-Rezeptors 4 durch Interleukin-13 und seine Auswirkungen auf Funktionen des Atemwegsepithels

Allergisches Asthma bronchiale ist eine der häufigsten Atemwegserkrankungen, bei der Th2-Zytokine wie Interleukin-13 (IL-13) die Atemwegsinflammation antreiben. Toll-like-Rezeptoren (TLRs) erkennen mikrobielle Antigene wie Lipopolysaccharid (LPS). Es gibt zunehmende Evidenz, dass TLRs auch an der Pathophysiologie des Asthma bronchiale beteiligt sind. Die genauen Zusammenhänge sind nur teilweise bekannt. Wir haben den Effekt von IL-13 auf die Regulation von TLRs und funktionelle Veränderungen am Atemwegsepithel untersucht. Humane Trachealepithelzellen (hTEpC) wurden als air-liquid-interface Epithelien differenziert und für 10 Tage mit IL-13 (10 ng/ml) kultiviert. RT-PCR-Experimente wiesen in IL-13 behandelten Epithelien eine erhöhte Expression von TLR-4 nach. Um den Einfluss der TLR-4 Regulation zu untersuchen, wurden hTEpC mit und ohne IL-13 Behandlung mit dem TLR-4 Liganden LPS (1 µg/ml) stimuliert und die Barrierefunktion, der transepitheliale Ionen- und Wassertransport und die epitheliale Zytokinsekretion untersucht. IL-13 Exposition von hTEpC reduzierte den transepithelialen elektrischen Widerstand (TEER). Das Volumen des airway surface liquid (ASL) und die resorptive Transportkapazität wurden mittels Deuteriumoxiddilution gemessen. IL-13 führte zu einer Reduktion des ASL-Volumens und einer erhöhten resorptiven Transportkapazität. Ussing-Kammer Experimente ergaben eine Reduktion des ENaC-vermittelten und eine Zunahme des CFTR-vermittelten Kurzschlusstromes durch IL-13. LPS alleine oder in Co-Exposition mit IL-13 hatte nur marginale Effekte auf die gemessenen Parameter der Barrierefunktion und des transepithelialen Ionen- und Wassertransports. Die Konzentration von Zytokinen und Chemokinen im ASL wurde mittels eines Multiplex Assays gemessen. Im Vergleich zu Epithelien, die mit IL-13 oder LPS alleine behandelt wurden, wiesen IL-13 und LPS co-exponierte hTEpC signfikant erhöhte Konzentrationen von IL-1 beta, IL-1 alpha, IL-9, IL-12, hepatocyte growth factor und der IL-2 Receptor alpha-Kette auf. Zusammenfassend führt IL-13 am humanen Trachealepithel zu einer erhöhten Expression von TLR-4. Die epitheliale Barrierefunktion und der transepitheliale Ionen- und Wassertransport werden von IL-13, aber nicht vom TLR-4 Liganden LPS beeinflusst. Jedoch wird die epitheliale Immunantwort auf LPS durch IL-13 moduliert. Dieser Mechanismus könnte zu einer verstärkten Atemwegsinflammation beim Asthma bronchiale beitragen. Publication History Article published online: 26 February 2026 © 2026. Thieme. All rights reserved. Georg Thieme Verlag KG Oswald-Hesse-Straße 50, 70469 Stuttgart, Germany