IL-10 administration reduces PGE-2 levels and promotes CR3-mediated clearance of Escherichia coli K1 by phagocytes in meningitis

Mittal R., et al. The Journal of Experimental Medicine 207(6):1307-192 (2010)

Speaker: Chih-Cheng Kang (康智程)                             Time: 13:10~14:00,Feb 23, 2011

Commentator: Dr. Chiou-Feng Lin (林秋烽 老師)                Place: Room 601

Abstract:

Escherichia coli K1 是普遍在新生兒和嬰幼兒之間造成腦膜炎的細菌(感染方式如圖一)，在過去的治療上是給予抗生素，但是近幾年來發現到有抗生菌株的出現，使得病情嚴重程度和死亡率迅速爬升，因此，現今必須迫切地去找尋一個新的治療方法與替代策略，以減緩Escherichia coli K1在人類之間所造成的傷害。在過去的臨床觀察上發現被Escherichia coli K1感染的嬰幼兒會引發很嚴重地發炎反應，導致原本體內所恆定的免疫反應受到破壞，而有敗血症的出現，至於體內很重要的抗免疫機制主要是由IL-10和TGFβ所調控著(如圖二)，但過去在E. coli 感染下，會有甚麼樣的變化，目前來說並不是很清楚，因此，作者就想利用新生的IL-10 knockout mouse去感染E. coli K1來調查IL-10的重要性與角色功用，結果發現在 IL-10缺失之下，則會去造成proinflammatory cytokines生成、細菌數和腦膜炎的病情嚴重程度上升。但給予exogenous rh-IL-10之下，不論是antibiotic-sensitive和 antibiotic-resistant E. coli 所感染的新生鼠，則會發現細菌在血液中數量皆下降，並且在腦部的組織染色觀察，皆與沒有感染的小鼠類似。接著利用micro-CT 也得知單獨給予rh-IL-10比起只給予抗生素的感染小鼠，則可以有效地減少由腦膜炎所引發的空腔出現和神經缺少。另一方面，也只是給予IL-10會比起抗生素和抗TNF抗體則可增加neutrophils中CR3的表現量，進而促使對E. coli 的phagocytosis作用，但是在CR3 knockdown mice和CR3 siRNA之下，原本IL-10所造成的保護效果則會消失不見。此外，可以負向調控CR3 expression的prostaglandin E-2 (PGE-2)，若給予rh-IL-10後，也發現到其表現量會明顯地下降。因此，本篇證實IL‑10的新作用，它可以去造成neutrophils中PGE-2表現量下降，而提升CR3 expression去加強phagocytosis，已達到清除E. coli K1，最後使得腦膜炎的病情嚴重程度減緩(如圖三)，所以，這也可以做為一個未來去治療E. coli K1所感染的新研究方向。

圖一:細菌造成腦膜炎的感染方式

圖二: IL-10的抗免疫機制

圖三:總結

References:

1. Schultz C., et al. Immature anti-inflammatory response in neonates. Clin Exp Immunol. 135:130-136 (2004)

2. Kim KS., et al. Pathogenesis of bacterial meningitis: from bacteraemia to neuronal injury. Nat Rev Neurosci. 4:376-85 (2003)