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Nora Treder

• Trotz zahlreicher Fortschritte in der Reproduktionsmedizin bleibt die ungewollte Kinderlosigkeit weiterhin ein nur teilweise verstandenes und behandelbares Problem. Unter habituellen Aborten, also drei oder mehr Fehlgeburten in Folge, leiden weltweit etwa 1% aller Paare. In der Behandlung ungewollter Kinderlosigkeit auch unbekannter Ursache nehmen Heparine mittlerweile eine wichtige Rolle ein, auch wenn die Wirkungsweise zur Verbesserung des Schwangerschaftserfolgs oder der Verhinderung von Schwangerschaftskomplikationen nicht endgültig geklärt ist. Wichtige Aspekte sind dabei nicht nur die antikoagulativen Eigenschaften dieser Medikamente, sondern auch immunmodulatorische Effekte, welche in dieser Arbeit anknüpfend an andere Arbeiten unserer Arbeitsgruppe weiter untersucht wurden. Das Immunsystem spielt eine herausragende Rolle bei Entstehung und Erhalt von Schwangerschaft. Es ist bekannt, dass sich während der Schwangerschaft das Gleichgewicht zwischen TH1- und TH2-Zytokinen in Richtung der TH2-Zytokine verschiebt, wodurch die für den Feten potenziell schädlichen Effekte durch die TH1-Immunantwort abgeschwächt werden. Bei Frauen mit ungewollter Kinderlosigkeit scheint das Verhältnis wiederum in Richtung der TH1-Zytokine verschoben zu sein. Eine Einflussnahme auf diese Zytokinverschiebung könnte also hilfreich sein. In der hier vorgelegten Arbeit wurde ein in-vitro-Modell endometrialer Stromazellen (ESC) in Zellkultur verwendet. Es wurde dabei mittels ELISA und PCR untersucht, wie die beiden wichtigen Modulatoren der Chemokinproduktion TNF-alpha (ein proinflammatorisches TH1-Zytokin) und Thrombin (wichtiger Partner von Heparin beim Eingriff in die Gerinnungskaskade) die Chemokinproduktion von ESC auf RNA- und Proteinebene beeinflussen und wie unfraktioniertes Heparin (UFH), niedermolekulare Heparine (LMWH) und Heparin-ähnliche Moleküle diese wiederum verändern können. Untersucht wurden dabei die Chemokine GRO-alpha, Ena-78, IL-8, MCP-1 und RANTES. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass UFH die von TNF-alpha hervorgerufene Steigerung der Produktion von IL-8 und RANTES dosisabhängig beeinflusst. Mithilfe des Einsatzes des NFkappaB-Inhibitors Parthenolid kann zudem dargestellt werden, dass der TNF-alpha- und vermutlich auch der Heparineffekt über den Signalweg des Transkriptionsfaktors NFkappaB vermittelt wird. Mittels der Heparin-ähnlichen Moleküle Dextransulfat, Danaparoid und ODSH versuchen wir anschließend darzustellen, welche Moleküleigenschaften Heparins für die Einflussnahme auf die von TNF-alpha verursachte Chemokinexpression und -sekretion von GRO-alpha, IL-8 und RANTES verantwortlich sind. Im zweiten Teil der Arbeit wird zunächst gezeigt, dass Thrombin die Sekretion von GRO-alpha, IL-8 und MCP-1 durch ESC erhöht, während es auf die RANTES Expression anders als TNF-alpha keinen Einfluss hat. UFH ist in der Lage diese gesteigerte Chemokinsekretion von IL-8 und MCP-1 zu verringern. Außerdem hemmen nicht nur UFH, sondern auch LMWHs die Thrombin-induzierte Hochregulation von IL-8 und MCP-1 auf mRNA- und Proteinebene. Thrombin scheint für seine Einflussnahme auf die Chemokinproduktion dabei den MAPK-Signalweg zu nutzen, wie mittels des MAPK-Inhibitors PD98059 dargestellt wird. Diese Arbeit zeigt somit wie Heparine ihre immunmodulatorischen Effekte auf die Chemokinproduktion endometrialer Stromazellen beim Vorliegen eines proinflammatorischen Milieus ausüben. Dadurch wird ein Beitrag geleistet, um die Wirkungsweise von Heparinen beim Einsatz ungewollter Kinderlosigkeit besser zu verstehen und es wird nochmals das Potential dieser Medikamente bei der Anwendung in diesem Bereich unterstrichen. Es sind allerdings weitere Untersuchungen am Tiermodell oder im Rahmen klinischer Studien notwendig, um diese am in-vitro-Modell gewonnenen Erkenntnisse auf ein in-vivo Modell zu übertragen und somit profunderes Wissen für die klinische Anwendung zu gewinnen.
• Despite numerous advances in reproductive medicine, involuntary childlessness remains an only partially understood and treatable problem. Habitual miscarriages, i.e. three or more miscarriages in a row, affect about 1% of all couples worldwide. Heparins now play an important role in the treatment of involuntary childlessness, even if the mode of action for improving the success of pregnancy or preventing pregnancy complications has not been conclusively clarified. Important aspects are not only the anticoagulant properties of these drugs, but also immunomodulatory effects, which were further investigated in this work, following other work in our research group. The immune system plays a prominent role in the development and maintenance of pregnancy. It is known that during pregnancy the balance between TH1 and TH2 cytokines shifts towards the TH2 cytokines, thereby attenuating the potentially harmful effects on the foetus by the TH1 immune response. In women with involuntary childlessness, the ratio again seems to be shifted towards the TH1 cytokines. Thus, influencing this cytokine shift could be helpful. In the work presented here, I utilized an in vitro model of endometrial stromal cells (ESC) in cell culture. ELISA and PCR were used to investigate how the two important modulators of chemokine production, TNF-alpha (a proinflammatory TH1 cytokine) and thrombin (an important partner of heparin in interfering with the coagulation cascade), influence the chemokine production of ESC at the mRNA and protein level and how unfractionated heparin (UFH), low molecular weight heparin (LMWH) and heparin-like molecules can in turn alter it. The chemokines studied were GRO-alpha, Ena-78, IL-8, MCP-1 and RANTES. In this work, I show that UFH influences the TNF-alpha-induced increase in the production of IL-8 and RANTES in a dose-dependent manner. Using the NFkappaB inhibitor parthenolide, it can also be shown that the TNF-alpha and presumably also the heparin effect is mediated via the signalling pathway of the transcription factor NFkappaB. Using the heparin-like molecules dextran sulphate, danaparoid and ODSH, I then try to show which molecular properties of heparin are responsible for influencing TNF-alpha-induced chemokine expression and secretion of GRO-alpha, IL-8 and RANTES. In the second part of the paper, I first show that thrombin influences the secretion of GRO-alpha, IL-8 and MCP-1 by ESC, whereas it has no effect on RANTES expression, unlike TNF-alpha. UFH is able to reduce this increased chemokine secretion of IL-8 and MCP-1. Moreover, not only UFH but also LMWHs inhibit thrombin-induced upregulation of IL-8 and MCP-1 at the mRNA and protein levels. Thrombin seems to use the MAPK signalling pathway to influence chemokine production, as shown by the MAPK inhibitor PD98059. This work thus shows how heparins exert their immunomodulatory effects on the chemokine production of endometrial stromal cells in the presence of a proinflammatory milieu. This contributes to a better understanding of the mode of action of heparins in the setting of involuntary infertility and again underlines the potential of these drugs when used in this setting. However, further studies in animal models or clinical trials are necessary to transfer the findings from the in vitro model to an in vivo model and thus gain more profound knowledge for clinical application.