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Fragestellung: Im Rahmen eines schweren Traumas kommt es zu einer frühen Aktivierung des Complementsystems. Ebenso ist eine erhöhte Aktivität Zelltod-induzierender Proteasen zu beobachten. Ob jedoch auch eine wechselseitige Interaktion von Complement- und Apoptose-spezifischer Signaltransduktion möglich ist, ist bis dato ungeklärt.

Methodik: Nativer Complementfaktor-3 (C3) oder -5 (C5) (beide Quidel) wurden in An- und Abwesenheit von Granzyme B (BioVision) (0,1 µg/ml–2.000 µg/ml) oder Cathepsin D (R&D Systems) (1 µg/ml–18 µg/ml) für 0, 15, 30, 60, 90,120 oder 240 Minuten bei 37° inkubiert. In den so generierten Proben wurden mittels Western Blot die aktivierten Complementspaltprodukte, d.h. die Complementfaktoren C3a bzw. C5a detektiert. Diese Ergebnisse wurden anschließend durch C3a- (Quidel) bzw. C5a-Enzyme-linked Immunosorbent Assays (ELISA) (DRG Diagnostics) quantitativ verifiziert. Die biologische Aktivität der generierten Spaltprodukte wurde durch Chemotaxis-Assays überprüft. Hierzu wurden neutrophile Granulozyten (PMN) aus humanem Vollblut mittels Dichtegradientenzentrifugation isoliert, in einer Chemotaxiskammer überführt und durch eine Membran mit der Porengröße 3 µm (Neuroprobe) von dem C5-Spaltprodukt separiert. Als Positivkontrollen wurden rekombinantes C5a und N-Formylmethionyl-Lencyl-Phenylalanin (fMLP), als Negativkontrolle Phosphatpuffer (Gibco) verwendet. Die Experimente wurden 5-mal unabhängig voneinander wiederholt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Sowohl Granzyme B als auch Cathepsin D führten zu einer Spaltung von C3 und C5 in niedermolekularere Spaltprodukte. Diese per Western Blot nachgewiesenen Banden entsprachen dem Molekulargewicht von nativem (glykosyliertem) C3a bzw. C5a. Es wurde sowohl eine direkte Abhängigkeit zur eingesetzten Konzentration von Granzyme B und Cathepsin D, als auch zur Inkubationszeit (stetige Zunahme bis 90 min) beobachtet. Die Quantifizierung der Spaltprodukte mittels C3a/C5a-ELISA zeigte ebenfalls deutlich höhere - dosis-/zeitabhängige - Konzentrationen der jeweiligen Spaltprodukte in Anwesenheit von Granzyme B oder Cathepsin D im Vergleich zu isoliert eingesetztem C3/C5. Im Vergleich zu den Negativkontrollen wiesen isolierte PMNs in Anwesenheit des Protease-generierten C5-Spaltproduktes eine deutliche vermehrte Chemotaxis auf.

Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Zelltod-induzierenden Proteasen Granzyme B und Cathepsin D zu einer dosis- und zeitabhängigen Aktivierung von Complementfaktoren führen können. Sowohl Serin- (Granzyme B) als auch Aspartatproteasen (Cathepsin D) sind somit zur alternativen Aktivierung von Complement befähigt. Die Anaphylatoxine entsprechen gemäß ihrem Molekulargewicht natürlich vorkommenden Complementfaktoren und besitzen biologisch-chemotaktische Aktivität. Weitere Studien müssen die pathophysiologische Relevanz dieser alternativen Aktivierung des Complementsystems durch Zelltod-induzierende Proteasen in vivo näher beleuchten.