The mechanisms governing the impairment of bacterial clearance and immune function in sepsis have not been elucidated. Adenosine levels are elevated during tissue hypoxia and damage associated with sepsis. Adenosine has strong immunosuppressive effects, many of which are mediated by A2A receptors (A2AR) expressed on immune cells. Therefore, we tested the hypothesis that activation of A2AR contributes to the dysregulation of immune function in sepsis. A2A receptor knockout (KO) mice were protected from the lethal effect of cecal ligation and puncture (CLP)-induced polymicrobial sepsis and had improved bacterial clearance when compared to wild type (WT) mice. cDNA microarray analysis and flow cytometry revealed increased MHC II expression in A2AR KO mice. Apoptosis was attenuated in the spleen of A2A KO mice indicating preserved lymphocyte function. Levels of the immunosuppressive cytokine interleukin (IL)-10 were markedly lower in A2A KO vs. WT mice and in mice treated with an A2AR antagonist indicating that endogenous adenosine upregulates IL-10 production via A2AR. Additionally, the A2AR antagonist increased survival even when administered in a delayed fashion. Since we found that A2AR activation by endogenous adenosine contributes to IL-10 production in polymicrobial sepsis, we next investigated the molecular mechanisms underpinning this interaction between adenosine receptor signaling and infection. We confirmed in vitro that A2A receptor activation is critically required for the stimulatory effect of adenosine on IL-10 production by Escherichia coli–challenged macrophages. The stimulatory effect of adenosine on E. coli–induced IL-10 production did not require toll-like receptor (TLR)4 or myeloid differentiation factor (MyD)88, but was blocked by p38 inhibition. Additionally, E. coli and adenosine synergistically activate IL-10 transcription. Sequential deletion analysis and site-directed mutagenesis of the IL-10 promoter revealed that a region harboring CCAAT-enhancer-binding protein (C/EBP) binding elements was responsible for the stimulatory effect of adenosine on E. coli–induced IL-10 promoter activity. Moreover, adenosine augmented E. coli–induced nuclear accumulation and DNA binding of C/EBPβ and C/EBPβ-deficient macrophages failed to produce IL-10 in response to adenosine and E. coli. Therefore, these studies demonstrate that the A2A receptor–C/EBPβ axis is critical for IL-10 production after bacterial infection. In summary, based on our observations that A2AR contributes to immunosuppression during infection we propose that the blockade of this receptor may be useful in the treatment of sepsis.

A szepszis során megfigyelhető csökkent immunfunkció és bakteriális elimináció hátterében meghúzódó mechanizmusok nem teljes mértékben ismertek. Az adenozin szintje jelentősen megemelkedik a szepszishez kapcsolódó szöveti sérülések hatására. Emellett az adenozinnak erős immunszupreszív hatásai vannak, amelyek jelentős része az immunsejteken kifejeződő A2A receptorok aktivációjához kötődik. Ezért kíváncsiak voltunk, hogy vajon az A2A receptor aktivációja hozzájárul-e a szepszisben tapasztalható immunfunkciók regulációjának megváltozásához. Azt tapasztaltuk, hogy az A2A KO (knock-out) egerek halálozási aránya lecsökkent a vad-típusú egerekéhez képest a CLP (cecal ligation and puncture) által előidézett szepszisben. Megvizsgálva a jellemző apoptotikus markereket azt találtuk, hogy az A2A KO állatok lépében az apoptozis mértéke jelentősen lecsökkent. A génchip és a flow cytometriás vizsgálatok megemelkedett MHC II génexpressziót mutattak ki a makrofágokon. Továbbá azt találtuk, hogy a CLP-t követően az immunszupreszív citokin, interleukin (IL)-10 szintje jelentősen alacsonyabb volt az A2A KO állatok, valamint az A2A receptor antagonistával kezelt állatok vérében és hasüregében, ami arra utalt, hogy a szepszis során felszabaduló endogén adenozin az A2A receptoron keresztül képes megnövelni az IL-10 szintjét. Ezenfelül azt tapasztaltuk, hogy az A2A receptor antagonistával történő gátlása szintén javította az egerek túlélését, még abban az esetben is, ha a sebészeti beavatkozást követően 2 óra múlva adtuk be az egereknek. Mivel eredményeink arra engedtek következtetni, hogy az endogén módon felszabaduló adenozin az A2A receptor aktiválásán keresztül képes megnövelni az IL-10 termelést, ezért figyelmünket a továbbiakban a folyamat mögött meghúzódó lehetséges molekuláris mechanizmusok feltérképezése fele fordítottuk. Megerősítettük, hogy az A2A receptornak alapvető szerepe van az adenozin stimulációs hatásának közvetítésében a makrofágok Escherichia coli által kiváltott IL-10 termelésben. Kimutattuk, hogy az adenozin stimulációs hatása független a toll-like receptor (TLR)4-től és a myeloid differentiation factor (MyD)88-tól, azonban negatív módon szabályozódik a TRAF6 fehérje által, és gátolható volt a p38 kináz inhibíciójával. Bebizonyítottuk, hogy az adenozin és E. coli szinergisztikusan aktiválja az IL-10 transzkripcióját. Az IL-10 gén promoterének deléciós és mutációs analízisével kimutattuk, hogy az adenozin a promoter CCAAT-enhancer binding protein (C/EBP) kötődésért felelős régióján keresztül fejti ki a hatását az E. coli által indukált IL-10 transzkripcióra. Továbbá az adenozin megnövelte mind a C/EBPβ sejtmagi felhalmozódását mind a DNS kötődését. Emellett a C/EBPβ deficiens makrofágok nem termeltek IL-10-et sem E. coli, sem E. coli/adenozin kombinált kezelést követően. Eredményeink azt sugallják, hogy az A2A adenozin receptor- C/EBPβ tengely alapvető fontosságú a bakteriális fertőzést követő IL-10 termelésben. Megfigyeléseink tükrében, miszerint az A2A adenozin receptor aktiváció az IL-10 termelés szabályozásán keresztül részt vesz a fertőzéshez kapcsolódó immunszupresszált állapot kialakulásában, úgy gondoljuk, hogy a receptor farmakológiai gátlása hasznos lehet a szepszis kezelésében.