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Im Jahr 2011 kam es in Deutschland von Anfang Mai bis Ende Juli zu einem großen
Ausbruch von Erkrankungsfällen des hämolytisch-urämischen Syndroms (HUS) und
blutiger Diarrhöen durch Infektionen mit Escherichia coli des Serotyps O104:H4 [1].
Die während der Epidemie durch die DGfN erfassten Daten zu den erkrankten
Menschen und die bundesweit gesammelten Blutproben, die für diese Studie zur
Verfügung gestellt wurden, untersuchten wir hinsichtlich eines
neuroinflammatorischen Prozesses auf pro- und antiinflammatorische Zytokine bzw.
Entzündungsmediatoren. Des Weiteren wurde die Paraklinik der in dieser Studie
eingeschlossenen Patienten ausgewertet und verschiedene Therapieansätze und
deren Einfluss auf die Entzündungsmediatoren betrachtet. Dabei war die
neurologische Symptomatik das Unterscheidungsmerkmal der beiden Gruppen des
Studienkollektivs.
Abschließend führten wir nach 30 Monaten eine Follow-up-Untersuchung der an der
Universitätsmedizin Greifswald mittels Immunadsorption behandelten Patienten
durch.
Nach Auswertung der Ergebnisse kann konstatiert werden, dass das
Patientenkollektiv im Auftreten der Symptomatik, dem zeitlichen Verlauf und der
Häufigkeit, vor allem in Bezug auf die neurologische Symptomatik der von
Gesamtdeutschland ähnlich ist.
Paraklinisch fielen bei den Patienten mit neurologischer Symptomatik bei EHEC-HUS
signifikant höhere Kreatinin-Konzentrationen auf so wie im Verlauf signifikant höhere
maximale Kreatinin-Konzentrationen, was eine stärkere Beeinträchtigung der
Nierenfunktion bedeutet. Ebenfalls in der Gruppe der Patienten mit neurologischen
Symptomen konnte eine signifikant niedrigere Anzahl von Thrombozyten und eine
Tendenz in Bezug auf den niedrigsten Wert der Thrombozyten im Verlauf
nachgewiesen werden. Dies deutet auf einen schwerwiegenderen Verlauf des
hämolytisch-urämischen Syndroms hin.
Die Untersuchung der Entzündungsmediatoren IL-6, IL-17A, IL-10, CCL2/MCP-1,
CCL5/Human Rantes, CXCL8/IL-8, CXCL9/MIG, CXCL10/IP-10, sE-Selectin, MMP9
und TIMP1 sowie sTNFR1 erfolgte von Blutproben vor jeglicher Therapiemaßnahme
bzw. zum Aufnahmezeitpunkt. Es konnte bei keinem der Zytokine und Chemokine
ein signifikanter Unterschied zwischen den beiden Gruppen (EHEC-HUS mit vs.
ohne neurologische Symptome) ermittelt werden. Dennoch ließen sich teilweise
starke signifikante Korrelationen innerhalb der Gruppe der Patienten mit
neurologischen Symptomen nachweisen. Dies betraf vor allem Interleukine, was auf
einen neuroinflammatorischen Prozess hindeutet.
Zum Vergleich der Plasmapherese und der Immunadsorption als
Therapiemöglichkeit wurden einige der Entzündungsmediatoren im Verlauf von
Einzelfällen bestimmt. Dabei konnte für sTNFR1 die stärkste prozentuale Reduktion
durch die Plasmapheresebehandlung verzeichnet werden (58,4 %), während durch
die Immunadsorption nur um 0,9 % reduziert wurde. Insgesamt scheint die
Immunadsorption in der Reduktion der Entzündungsmediatoren effektiver zu sein als
die Plasmapherese. Den stärksten Effekt sahen wir bei der Reduktion von IL-6 um
90,8 % (Plasmapherese 14,6 %)
In der durchgeführten Follow-up-Untersuchung von fünf Greifswalder Patienten, die
mit Immunadsorption behandelt worden waren, zeigten sich keine höhergradigen
Residuen nach der schweren Erkrankung. Nephrologisch fiel bei allen Patienten eine
verminderte eGFR auf und bei drei Patienten zusätzlich eine Proteinurie, sodass es
sich hier um eine eingeschränkte Nierenfunktion Stadium CKD-G2 bzw. CKD-G2A2
handelt. Neurologisch bestanden vor allem leichte Residuen im Rahmen der Critical
Illnes-Polyneuropathie. Insgesamt konnten alle Patienten wieder in ihr normales
alltägliches Leben zurückkehren.
Im Rahmen der klinischen Phase III Zulassungsstudie bewirkte Cladribin einen positiven Effekt auf den Krankheitsverlauf der schubförmig remittierenden Multiplen Sklerose (relapsing remitting multiple sclerosis, RRMS). Bis heute bleibt der verantwortliche Wirkmechanismus im Detail ungeklärt. Neben den bekannten zytotoxischen Effekten könnten zusätzliche immunmodulatorische Effekte einen Teil des Wirkmechanismus darstellen. Ziel dieser Arbeit war es mögliche immunmodulatorische Effekte von Cladribin außerhalb des zytotoxischen Wirkungsbereichs des Medikaments zu untersuchen. Dazu wurde zunächst der direkte Effekt einer Behandlung mit klinisch relevanten Cladribinkonzentrationen auf das Apoptoseverhalten von peripheren mononukleären Zellen (peripheral blood mononuclear cells, PBMCs), CD4+ T-Zellen und CD8+ T-Zellen in vitro untersucht. Anschließend wurde ein experimentelles Model entwickelt mit dem die Auswirkungen einer initialen Cladribinbehandlung auf das langfristige Proliferationsverhalten und die Zytokinsekretion überlebender PBMCs in Abwesenheit von Cladribin getestet werden konnten. Die initiale Behandlung mit Cladribin wirkte akut zytotoxisch, übte aber keine langfristigen zytotoxischen Effekte auf das Proliferationsverhalten überlebender PBMCs aus. In diesen Zellen wurde allerdings bei Restimulation mit anti-CD3/anti-CD28-Antikörpern eine Verschiebung des Zytokinprofils zugunsten antiinflammatorischer Zytokine beobachtet. Dies zeigte sich in einer signifikant erhöhten Ausschüttung von IL-4 (Tag 9, 44 und 58, p < 0,01) und IL-5 (Tag 9, p < 0,01), einem erhöhten IL-4/IFN-gamma Quotienten (Tag 9, p < 0,05; Tag 44 und 58, p < 0,01) und einem Trend zur vermehrten IL-10 Sekretion. Es wurden keine signifikanten Veränderungen von IFN-gamma, TNF-alpha, IL-8 und IL-6 beobachtet. Somit führte eine initiale Behandlung von PBMCs mit klinisch relevanten Cladribin-konzentrationen in vitro zu einer langanhaltenden Verschiebung des Zytokinprofils zugunsten antiinflammatorischer Zytokine. Diese immunmodulatorischen Cladribineffekte könnten mitverantwortlich für die positive Beeinflussung des Krankheitsverlaufes in RRMS Patienten sein. Darüber hinaus ermöglicht der im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Versuchsaufbau eine in vitro Untersuchung immunmodulatorischer Effekte primär immunsuppressiv wirkender Medikamente außerhalb der zytotoxischen Wirkungsbereiche. Dieser Versuchsaufbau könnte daher in Zukunft auch zur Untersuchung möglicher immunmodulatorischer Wirkmechanismen anderer MS Therapeutika genutzt werden.
Transportproteine und metabolisierende Enzyme sind wesentliche Bestandteile der intestinalen Absorptionsbarriere und entscheidend für die Aufnahme, Verteilung, Metabolisierung und Exkretion von Nährstoffen, Arzneimitteln oder Xenobiatika. Es gibt Hinweise darauf, dass sowohl deren Expression als auch Funktion im Zusammenhang mit entzündlichen Prozessen beeinträchtigt sind. Um die Auswirkung von Colitis Ulcerosa auf das lokale Expressionsmuster klinisch relevanter intestinaler Transporter und Enzyme abschätzen zu können, wurde in der vorliegenden Arbeit u.a. deren Genexpression, Proteingehalt sowie mögliche krankheitsbezogene Regulationsmechanismen untersucht. Mit Biopsien aus entzündetem und nicht entzündetem Gewebe von 10 Colitis Ulcerosa-Patienten als auch mit gesundem Kolongewebe ohne Entzündungszeichen wurden mittels real-time quantitative PCR mRNA- (9 Enzyme, 15 Transporter, 9 Zytokine) und microRNA- (N = 54) Expressionsanalysen durchgeführt. Der Proteingehalt wurde durch validierte HPLC-MS/MS targeted proteomics Verfahren ermittelt. Die Genexpression folgender Enzyme und Transporter zeigten sich während intestinaler Entzündung signifikant reduziert: CYP2B6, CYP2C9, UGT1A1, UGT1A3, UGT2B7, UGT2B15, ABCB1, ABCG2, SLC16A1 und SLC22A3. Ein signifikanter Anstieg der mRNA-Level im entzündeten Gewebe von Colitis Ulcerosa-Patenten konnte für ABCC1, ABCC4, ORCTL2 und OATP2B1 nachgewiesen werden. Bezogen auf den Proteingehalt ließen sich die auf mRNA Ebene beobachteten Expressionsunterschiede nur für MCT1 bestätigen. Korrelationsanalysen demonstrierten den möglichen Einfluss von Zytokinen und microRNAs auf die Regulation intestinaler Enzym- und Transporterexpression. Insbesondere scheinen TNFα, IL17 A sowie miR-142-3p/5p, miR-146a-5p und miR 223-3p starken Einfluss auf krankheitsbezogene Expressionsmuster zu besitzen. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass Colitis Ulcerosa mit komplexen Veränderungen in der intestinalen Expression von metabolisierenden Enzymen, Transportern, Zytokinen und microRNAs einhergeht, welche sowohl Auswirkungen auf die medikamentöse Therapie als auch auf die Pathogenese der Erkrankung selbst haben können.
Einfluss der Interleukin-6 Inhibition auf die kardiale Funktion transgener herzinsuffizienter Mäuse
(2022)
Die chronische HI ist eine der häufigsten Todesursachen in Deutschland. Aufgrund der hohen Behandlungskosten stellt sie ein wachsendes sozio-ökonomisches Problem unserer Gesellschaft dar. Trotz einer etablierten und prognostisch wirksamen Standardtherapie, bleibt die HI eine progrediente Erkrankung. Dies suggeriert, dass zentrale pathogenetische Mechanismen durch die aktuelle konventionelle Therapie nicht berücksichtigt werden. Hierzu gehört ein dysreguliertes, chronisch aktives Inflammationsgeschehen. Pro-inflammatorischen Zytokinen im Allgemeinen und IL-6 im Speziellen werden eine zentrale Rolle in der Induktion von kardiomyozytärer Apoptose, kardiodepressivem Remodeling und ventrikulärer Dysfunktion zugeschrieben. Seit Formulierung der Zytokinhypothese im Jahr 1994 stehen anti-inflammatorische Therapieansätze daher im Mittelpunkt vieler Untersuchungen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde analysiert, wie sich die Gabe des IL-6 Rezeptorblockers MR16-1 auf die Progression der HI bei transgenen herzinsuffizienten Mäusen auswirkt. Da IL-6 als pleiotropes Zytokin Funktionen im Gesamtorganismus ausübt und ihm darüber hinaus auch kardioprotektive Effekte zugeschrieben werden, wurden in einem zweiten Versuchsansatz die Effekte einer indirekten IL-6 Inhibition mittels neutralisierender anti-IL-17A Antikörper untersucht. Basierend auf den erhobenen Daten sollte evaluiert werden, welcher Ansatz bessere Ergebnisse erzielt.
Zur Untersuchung dieser Fragestellung wurde das transgene Herzinsuffizienzmodell Cyclin T1/Gαq genutzt. Im Alter von 6 Wochen wurde die Herzfunktion der Mäuse mit Hilfe eines Kleintier-MRT in vivo evaluiert (Baseline-Messung). Im Anschluss an die Untersuchung erhielten die Mäuse entsprechend ihrer Gruppenzugehörigkeit eine intraperitoneale Injektion der Antikörper bzw. Kontrollsubstanzen. Die abschließende MRT-gestützte Verlaufsuntersuchung fand am 7. Tag nach der Baseline-Messung statt. Sie sollte Funktions- und Struktur-bezogene Änderungen des Herzens über den Untersuchungszeitraum aufzeigen. Nach Beendigung der Abschlussmessung wurden das Herz und Blut entnommen, um laborchemische Analysen durchzuführen. In diesen wurden mittels PCR, ELISA, LUMINEX, Western Blot sowie immunhistochemischer und histologischer Verfahren inflammatorische Zytokine, Remodeling-Prozesse, Herzinsuffizienzmarker und IL-6-assoziierte Signaltransduktionswege im Blutplasma und Herzgewebe untersucht.
Die MRT-gestützten in vivo Untersuchungen ergaben, dass die Behandlung mit MR16-1 zu einer signifikant geringeren Verschlechterung der LVEF und des LVFS über die Zeit sowie einer deutlichen Zunahme des LVSV im Vergleich zur NaCl-Gabe führt. Die PCR-Analysen demonstrierten darüber hinaus eine signifikant niedrigere Kollagenexpression. Anhand der ELISA- und LUMINEX-Untersuchungen konnte nachgewiesen werden, dass es durch die Behandlung mit dem IL-6 Rezeptorblocker zu einer signifikanten Senkung von NT-proBNP und einer Steigerung der Gal-1-Plasmakonzentration verglichen mit einer NaCl-Injektion kommt. Darüber hinaus konnten die mRNA-Expression und Konzentration einer Vielzahl pro-inflammatorischer Zytokine gesenkt werden. Kardioprotektive IL-6-assoziierte Signalwege wurden dabei nicht negativ beeinflusst. Da auch die IgG-Isotypkontrollen einige Parameter signifikant beeinflussten, ist die Spezifität dieser Effekte jedoch nicht sicher belegt. Um den Einfluss der neutralisierenden anti-IL-17A Antikörper und der Immunglobuline besser einordnen zu können, sind weitere Untersuchungen notwendig.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die direkte IL-6 Rezeptorblockade einen positiven Effekt auf den Krankheitsverlauf transgener herzinsuffizienter Mäuse hat. Inwiefern andere Mitglieder der IL-6-Typ Zytokinfamilie und unspezifische IgG-Effekte dabei eine Rolle spielen und ob sich diese Effekte auch langfristig bestätigen lassen, sodass sich eine Mortalitätsreduktion erzielen lässt, muss mittels weiterer Untersuchungen geklärt werden.