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Untersuchungen zum Einfluss von TNF-α auf die Entstehung einer Fibrose und die Einwanderung von Zellen der angeborenen Immunantwort bei der durch Gangligatur-induzierten Pankreatitis

  • In dieser Arbeit wurden drei Fragestellungen bearbeitet: 1. Welche Rolle spielt TNF-α bei der durch Gangligatur-induzierten Pankreatitis und der resultierenden Fibrose des Pankreasgewebes? 2. Welche Rolle spielt TNF-α für die Einwanderung von Zellen der angeborenen Immunantwort in das Pankreasgewebe und die Freisetzung von Zytokinen (außer TNF-α) bei der im Gangligatur-induzierten Pankreatitis? 3. Ist TNF-α ein therapeutisches Target der Pankreatitis? Um diese Fragen beantworten zu können, wurden Experimente mit zwei Tiermodellen durchgeführt. Im ersten Teil wurden Wildtyp Mäuse mit TNF-α knock out Mäusen verglichen. Da knock-out Tiere immer ein Modell darstellen, welches physiologischer Weise nicht vorkommt, sind Ergebnissen mit knock-out Tieren mit Vorsicht zu betrachten. Zusätzlich sollte eine therapeutische Hemmung des TNF α Signalswegs mittels Gabe eines blockierenden Antikörpers untersucht werden. Daher wurden im zweiten Teil die gleichen Experimente wiederholt mit Wildtyp Mäusen bei denen TNF-α durch einen monoklonalen Antikörper blockiert wurde. Auch hier wurden die Ergebnisse mit Wildtyp Mäusen verglichen. Es lässt sich mit den Ergebnissen dieser Arbeit klar beantworten, dass TNF-α, im Modell der Gangligaturpankreatitis, im Hinblick auf die resultierende Fibrose eine eher untergeordnete Rolle spielt. Dies konnten wir in beiden Versuchsreihen feststellen. Die gemessene Fibrose, anhand der Masson-Goldner-Färbung und der prozentual gemessenen gefärbten Fläche, zeigte in beiden Versuchsgruppen einen vergleichbaren, sehr regelhaften Beginn, signifikante Unterschiede ergaben sich auch zu späteren Zeitpunkten nicht (siehe Ergebnisse Fibrose). Auch können wir sagen, dass das Fehlen von TNF-α zu einer verstärkten pro-inflammatorischen Immunantwort in der Initialphase der Pankreatitis führt. Diese betrifft das angeborene Immunsystem, vor allem neutrophile Granulozyten. Dies konnten wir sowohl systemisch (siehe Ergebnisse MPO) als auch lokal im Pankreas nachweisen (Ergebnisse CD45, Ly6g und Il-6). MCP1 und IFNγ, weitere Zytokine, die eine Rolle in der pro- und anti- inflammatorischen Immunreaktion spielen wurden gemessen, zeigten jedoch keine signifkanten Unterschiede. IL-12 (pro- inflammatorisch) und IL-10 (anti- inflammatorisch) zeigten höhere Serumspiegel in der Gruppe der TNF-α Knock-out Tiere, da IL-12 bereits an Tag 0 erhöht war gehen wir hier von keiner durch die Pankreatitis ausgelösten Reaktion aus. Da die Erhöhung von IL-10 in den TNF-α -/- Tieren für eine erhöhte anti- inflammatorische Reaktion sprechen, stehen diese Ergebnisse jedoch mit den vorherigen Ergebnissen, dass TNF-α -/- Tiere eine erhöhte pro- inflammatorischen Antwort zeigen im Widerspruch (siehe Ergebnisse Il-12 und Il-10). Bemerkenswert ist die mögliche Rolle von CD4 positiven T-Lymphozyten, welche bei der Pankreatitis nur eine sehr untergeordnete Rolle spielen. In unseren Experimenten zeigte sich jedoch ein klarer Unterschied zwischen Wildtyp Mäusen und TNF-α Knock-out Tieren. Während bei den Wildtyp Tieren wie in der Literatur beschrieben keine CD4 positiven Lymphozyten im Pankreasgewebe nachgewiesen werden konnten, haben wir zu allen Zeitpunkten in der Gruppe der TNF-α Knock-out Tiere CD4 positive Lymphozyten im entzündeten Pankreasgewebe nachweisen können. Dieses Ergebnis ist ein möglicher Hinweis darauf, dass TNF-α die Einwanderung der CD4 positiven Lymphozyten bei der Pankreatitis inhibiert (siehe Ergebnisse CD4). Die Ergebnisse dieser Arbeit stehen teilweise im Gegensatz mit publizierten Studien, die gezeigt haben, dass das Fehlen von TNF-α zu einem geringeren Gewebeschaden und somit zu einer weniger schweren Pankreatitis und in Folge Fibrose des Pankreasgewebes führt. Eine mögliche Erklärung hierfür könnte sein, dass das Gangligatur-Modell eine zu schwer ausgeprägte Pankreatitis auslöst, sodass durch die massiven Effekte der Gewebezerstörung mögliche zusätzliche Effekte von TNF-α bzw. das nicht Vorhandensein von TNF-α nicht mehr ausreichend sensitiv gemessen werden konnten. Dies sollte in weiteren Experimenten überprüft werden. Die vorgelegte Arbeit beantwortet die drei gestellten Fragen: 1. TNF-α spielt bei der im Gangligatur-induzierten Pankreatitis und der resultierenden Fibrose des Pankreasgewebes nur eine untergeordnete Rolle. 2. TNF-α spielt für die Einwanderung von Zellen der angeborenen Immunantwort in das Pankreasgewebe und die Freisetzung von Zytokinen (außer TNF-α) bei der durch Gangligatur-induzierten Pankreatitis keine entscheidende Rolle hinsichtlich der maximalen Einwanderung/Freisetzung, beeinflusst aber die Dynamik der Entzündungsantwort. TNF-α scheint die Einwanderung von T-Lymphozyten in das Pankreasgewebe bei Pankreatitis zu hemmen. 3. TNF-α ist wahrscheinlich kein geeignetes therapeutisches Target zur Behandlung der schweren akuten Pankreatitis.
  • The main objectives of this thesis are: 1. What role plays TNF-α in mouse models of duct ligation-induced pancreatitis and pancreas fibrosis? 2. What role plays TNF-α for immigration of immune cells into the pancreatic tissue and release of cytokines in duct ligation -induced pancreatitis? 3. Is TNF-α a therapeutic target in pancreatits? To address these objectives we used 2 mouse models. In the first model, wildtype mice were compared with TNF-α knock-out mice. In the second model mice and treated with an TNF-α antibody were compared with wildtype mice and TNF-α knock out mice. The main finding is: TNF-α does not play a significant role for the extent of fibrosis in duct ligation-induced pancreatitis. (See results fibrosis) For the findings are: - TNF-α leads to an enhanced pro-inflammatory state during the first three days of duct ligation -induced pancreatitis. Especially accumulation of neutrophils in the pancreatic tissue is increased. (See results MPO, CD45, Ly6g, and IL-6). - Preliminary results indicate that CD4 positive T-lymphocytes are accumulating in the pancreatic tissue in duct ligation-induced pancreatitis in TNF-α knock-out mice, while no T lymphocytes were observed in the pancreatic tissue after duct ligation -induced pancreatitis in wild -type mice. The results of this thesis do not confirm date of other studies, which reported that inhibition of TNF-α leads to reduced damage of pancreatic tissue in mouse models of induced pancreatitis. A possible explanation for the discrepant results could be that the model of duct ligation -induced anchor titers results in severe pancreatitis which does no longer allow to differentiate a potential impact of TNF-α from other proinflammatory cascades and subsequent damage of the pancreatic tissue. In summary, in relation to the three main objectives, the three main findings of this thesis are: 1. TNF-α does not play a significant role for fibrosis in duct ligation -induced pancreatitis 2. TNF-α does neither play a major role regarding the maximal effects immune cell invasion into the pancreatic tissue nor on the level of the consecutively released cytokines in response to duct ligation -induced pancreatitis. However, the dynamic of these immune response mechanisms differ between TNF alpha knockout mice and wild -type mice, with an early onset of immune cell invasion and cytokine release in TNF alpha knockout mice. 3. TNF-α is likely not a major therapeutic target in severe pancreatitis.

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Metadaten
Author: Jan Greinacher
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-57978
Title Additional (English):Influence of TNF-α for fibrosis and the native immune system in pancreatic duct ligation pancreatitis in mouse model
Referee:Prof. Dr. Julia Mayerle, Prof. Dr. Albrecht Neese
Advisor:Prof. Dr. Julia Mayerle
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2021
Date of first Publication:2021/12/17
Granting Institution:Universität Greifswald, Universitätsmedizin
Date of final exam:2021/12/13
Release Date:2021/12/17
GND Keyword:Tumor-Nekrose-Faktor <alpha> , Immunsystem , Bauchspeicheldrüsenentzündung , Fibrose
Page Number:76
Faculties:Universitätsmedizin / Klinik und Poliklinik für Innere Medizin Abt. Gastroenterologie, Endokrinologie und Ernährungsmedizin
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit