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Infektionen werden als Hauptursache für die Entwicklung vorzeitiger Wehentätigkeit mit nachfolgender Frühgeburtlichkeit angesehen. Durch eine aszendierende Infektion kann sich eine intrauterine Infektion ausbilden, welche einen akuten Gefahrenzustand für Mutter und Kind darstellt. Eine frühzeitige Diagnose ist anhand klinischer Zeichen und laborchemischer Parameter wie CRP nicht immer sicher möglich. Die Parameter sind zu unspezifisch und bei subklinischen Infektionen nicht vorhanden. Durch die vorzeitige Schwangerschaftsbeendigung lassen sich zwar mögliche infektionsbedingte Gefahren für Mutter und Kind reduzieren, doch sind die Patienten häufig mit den Folgen einer Frühgeburt konfrontiert. Eine möglichst spezifische und sensitive Diagnostik hätte also den Vorteil, die Rate an durch den Geburtshelfer verursachten Frühgeburtlichkeit und die Morbidität für Mutter und Kind zu senken. In dieser Arbeit wurden die Zytokine IL-6, IL-15, Pro-IL1β und CXCL10/IP-10 auf ihre Konzentration im Fruchtwasser bei Patientinnen mit Anhalt auf eine intrauterine Infektion und bei Patientinnen ohne Infektionsanhalt untersucht. Hierfür schlossen wir insgesamt 215 Patientinnen ein und unterteilten diese in folgende Gruppen: Fruchtwasser, das im Rahmen einer Amniozentese gewonnen wurde, teilten wir der Gruppe „Amniozentesen“ (n=81) zu. Während der Geburt entnommene Fruchtwasserproben teilten wir je nach Geburtsmodus den Gruppen „Spontangeburten“ (n=20) – im Rahmen einer Spontangeburt durch Amniotomie - oder „Sectiones“ (n=101) – im Rahmen einer operativen Entbindung - zu. Die vierte Gruppe wurde gebildet aus Fruchtwasserproben, die wir im Rahmen einer Amniozentese bei Verdacht auf Amnioninfektionssyndrom erhielten (n=13). Bezüglich der Konzentrationen im Fruchtwasser konnte kein signifikanter Unterschied zwischen Patientinnen mit Infektionsverdacht und den Kontrollgruppen für die Zytokine IL-6, IL- 15 und CXCL10/IP-10 nachgewiesen werden. Ein signifikanter Unterschied ergab sich lediglich für das Zytokin Pro-IL-1β. Auch konnten unsere Untersuchungen zeigen, dass die Zytokinexpression von den Faktoren „maternales Alter“, „Gestationsalter“ und „fetales Geschlecht“ unabhängig ist. Zusammenfassend könnte sich Pro-IL-1β als Infektionsmarker eignen. Hierzu sollten in Zukunft aber noch weitere Studien mit größerem Patientenkollektiv durchgeführt werden.

Zystische Fibrose ist die häufigste vererbbare letale Erkrankung in Europa, die trotz Fortschritten in Diagnostik und Therapie weiterhin mit einer verkürzten Lebenserwartung einhergeht. Einer der Hauptgründe verfrühter Sterblichkeit betroffener Patienten sind persistierende pulmonale Infektionen mit Pseudomonas aeruginosa. Der Keim bedient sich des Quorum Sensing (QS), eines interbakterielles Kommunikationssystems, um die Ausbildung von Virulenzfaktoren zu regulieren und die Immunantwort des Patienten zu beeinflussen. In dieser Arbeit wurde die Auswirkung des P. aeruginosa QS Moleküls 3oxoC12-HSL auf die Reifung humaner Dendritischer Zellen (DZ) untersucht. DZ vermitteln als professionelle Antigen-präsentierende Zellen zwischen angeborenem und erworbenem Immunsystem. Eine Infektion wurde simuliert, indem humane DZ mit Lipopolysaccharid oder Zytokin-Cocktail aktiviert wurden. Anschliessend wurde die Expression von Maturations- und Migrationsmarkern sowie Zytokinsekretion in Anwesenheit von 3oxoC12-HSL untersucht. Bei LPS-stimulierten DZ kam es in Anwesenheit von 3oxoC12-HSL zu einer erniedrigten Expression der Reifungsmarker CD80, CD86, CD83, CD40, HLA-DR, sowie der Migrationsmarker CD184 (CXCR4) und CD197 (CCR7). Die Coinkubation mit Zytokin-Cocktail und 3oxoC12-HSL ergab eine Herabregulierung der Maturationsmarker CD80, CD86 und HLA-DR. Auf unstimulierte DZ zeigte 3oxoC12-HSL keinen Effekt, das Oberflächenmarker-Expressionsprofil dieser Zellen glich dem unreifer DZ. 3oxoC12-HSL inhibierte auch die Sekretion der pro-inflammatorischer Zytokine IL-12, IFN-gamma, MIP-1alpha, TNF-alpha durch LPS- bzw. Zytokin-Cocktail-gereifte DZ. Insgesamt zeigen unsere Ergebnisse, dass 3oxoC12-HSL die Reifung von DZ unterdrückt und somit das Zustandekommen einer effektiven Immunantwort verhindert wird.

Mit der vorliegenden Arbeit soll der Stellenwert des unspezifischen angeborenen Immunsystems im Rahmen der chronischen Transplantatabstoßung nach allogener orthotoper Herztransplantation näher dargestellt werden. Humane Toll-like Rezeptoren initiieren Signalübertragungswege beispielsweise über ihr Signaladaptermolekül MyD88 und induzieren damit die Translokation von NF-kB in den Zellkern. Dies startet in antigenpräsentierenden Zellen einen Reifungsprozess, welcher in Expression von kostimulatorischen Molekülen wie B7-1 und Freisetzung von pro-inflammatorischen Zytokinen wie IL-12 und TNF-a mündet. Dieses pro-inflammatorische Milieu kann zur Aktivierung der erworbenen Immunantwort mit Aktivierung und Differenzierung naiver T-Zellen zu TH1-Lymphozyten führen. Als ersten Hinweis einer möglichen Beteiligung des Toll-Rezeptorsystems an der Aktivierung von Effektorfunktionen des angeborenen Immunsystems haben wir die Regulation von hTLR2 und hTLR4 sowie die daraus resultierende Expression von B7-1 auf peripher zirkulierenden CD14+ Monozyten in Patienten nach Herztransplantation untersucht. Im Vergleich zu Patienten 1-3 Jahre nach Herztransplantation ohne Endotheldysfunktion, als frühes klinisch detektierbares Zeichen einer beginnenden Transplantatvaskulopathie, weisen zirkulierende Monozyten von Transplantatempfängern mit Endotheldysfunktion eine erhöhte Expression von hTLR2 und hTLR4 auf. Auch das kostimulatorische B7-1 Molekül und die nachgeschalteten freigesetzten Zytokine IL-12 und TNF-a sind bei der Patientengruppe mit endothelialer Dysfunktion signifikant erhöht.

Thu, 31 Jan 2008 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/8003/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/8003/1/Beigel_Florian.pdf Beigel, Florian

Die Regulation der endometrialen Zytokinexpression steht im Zentrum der aktellen Forschungen zum Phänomen rezidivierender Frühaborte. Ziel der Arbeit war es die Auswirkungen der endometrialen Regulationsmechanismen Hormonstimulation, Hormonentzug, Zytokinstimulation und Hypoxie auf die mRNA Expression dreier verschiedender, für die Implantation der Blastozyste bedeutsamer Zytokine, am Kulturmodell endometrialer Zellen zu untersuchen, wobei eine getrennte Kultivierung von epithelialen und stromalen Zellen erfolgte. VEGF hat eine wichtige Funktion bei der Regulation der Angiogenese und wird im humanen Endometrium v.a. von Epithelzellen exprimiert. IL-1ß beeinflußt maßgeblich die Rezeptivität des Endometriums und spielt eine wichtige Rolle beim embryo-maternalen Dialog. G-CSF ist wichtig für die utero-plazentare Kommunikation und die Dezidualisierung der Stromazellen. Die ungestörte endometriale Differenzierung ist Basis einer normalen Rezeptivität. Diese wird durch Steroidhormone gesteuert, weshalb wir in dieser Arbeit die Auswirkungen der Steroidhormone 17-ß-Östradiol und Progesteron auf die Expression der genannten Zytokine untersuchten. Entgegen der Ergebnisse vorausgehender Studien konnte hierbei kein Effekt der Steroide auf die Zytokinexpression festgestellt werden. Des Weiteren stellte sich uns die Frage einer unmittelbaren Beeinflussung durch andere autokrine oder parakrine Faktoren wie z.B. Zytokine. Die Stimulation der Zellen mit IL-1ß und IL-6 führte bei den Stromazellen zu einem signifikanten Anstieg der mRNA-Expression von IL-1ß und G-CSF. Schließlich untersuchten wir den Einfluß von Hypoxie, welche bereits in vielen vorausgehenden Studien als entscheidender Regulationsfaktor für eine gesteigerte endometriale VEGF Expression beschrieben wurde. Dies konnte durch unsere Untersuchungen bestätigt werden, was gleichzeitig als Beweis der Funktionsfähigkeit unserer Kulturmodelle bei hypoxischen Bedingungen diente. Darüberhinaus konnte durch Hypoxie auch für die Zytokine Il-1ß und G-CSF ein signifikanter Expressionsanstieg verzeichnet werden.

Die Immunantwort auf ein Verbrennungstrauma beginnt im Moment der Verletzung und resultiert in einer Monozytenaktivierung, die mit einer vermehrten Synthese und Ausschüttung von inflammatorischen Mediatoren einhergeht. Unter physiologischen Bedingungen dient ein ausgewogenes Zusammenspiel von pro- und antiinflammatorischen Zytokinen der Homöostase, wohingegen das Immunsystem nach massivem Trauma mit einer oft exzessiven Freisetzung proinflammatorischer Mediatoren reagiert. Patienten mit schwerer Verbrennungsverletzung sind daher hochgradig gefährdet ein ausgedehntes „systemic inflammatory response syndrome, (SIRS)“, d. h. eine maligne Ganzkörperinflammation, eine Sepsis oder eine Multiorgandysfunktion, assoziiert mit einer hohen Letalität, zu entwickeln. Eine überwiegend antiinflammatorische Immunantwort dagegen manifestiert sich als systemische Immundefizienz und Anergie mit einer signifikant erhöhten Infektionsanfälligkeit. Es besteht eine eindeutige Ursache-Effekt-Beziehung zwischen Trauma und Zytokinsystem. Mechanischer Stress führt zu schweren Störungen der Interaktion von Monozyten und T-Zellen mit der Folge einer schwerwiegenden Immundysfunktion, wobei PGE2 als einer der Hauptmediatoren der traumainduzierten Immundepression angesehen wird. Erhöhte PGE2-Spiegel sind mit einer reduzierten T-Zellmitogenese, IL-2-Produktion und IL-2-Rezeptorexpression korreliert und für eine Verschiebung der T-Helfer-Aktivität in Richtung eines dominierenden TH2 Phänotyps mit erhöhter Synthese der immunsuppressiven Zytokine IL-4 und IL-10 verantwortlich. Zytokine sind für die Kommunikation im Immunsystem, vor allem bei der Koordination einer Immunantwort durch T-Lymphozyten, von entscheidender Bedeutung. Als sezernierte Proteine waren sie bis vor kurzem der durchflusszytometrischen Analyse nur begrenzt zugänglich. Wir konnten sie wie in vorliegender Arbeit beschrieben in fixierten Zellen intrazellulär nachweisen, d. h. vor der Sekretion. Dieses Verfahren erlaubte es uns, die Expression der Zytokingene quantitativ, kinetisch, korreliert mit Oberflächenproteinen und auf die Einzelzelle bezogen analytisch zu erfassen, zumindest bis zur posttranslationalen Ebene. In peripheren mononukleären Blutzellen (PBMC) von 10 Patienten mit schwerer Verbrennungsverletzung (KOF >30%) und 15 gesunden Kontrollpersonen wurde die Zytokinsynthese mit Ionomycin und PMA polyklonal induziert und die Zellen anschließend mit fluorochromkonjugierten monoklonalen Antikörpern gegen IL-2, IL 4 und IFN-g, sowie gegen CD4-, CD8-, CD45RA- und CD45RO-Zelloberflächenantigene in unterschiedlichen Kombinationen gefärbt. Massives Verbrennungstrauma führte nach polyklonaler Stimulation der T Lymphozyten zu teils signifikanten systemischen Veränderungen der Zytokinexpression in den Kulturüberständen. Verglichen mit einer exzessiven IL-4 Freisetzung und stark erhöhter IL-10 Sekretion zeigten die IFN-g- und die IL-2 Synthese eine nur mäßige Steigerung gegenüber den gesunden Kontrollen. Wir sahen somit eine traumatisch induzierte Veränderung des Zytokinprofils in Richtung eines überwiegend TH2-artigen, immunsuppressiven Phänotyps. Diese Verschiebung von einer eher zytotoxischen (TH1) zu einer weitgehend humoralen und daher abgeschwächten Immunantwort ist mit einer erhöhten Infektionsanfälligkeit verbunden. Mit der durchflusszytometrischen Einzelzellanalyse gelang uns dann erstmalig die Identifikation der CD8+ Zelle, die ursächlich für die gesteigerten Syntheseantworten im posttraumatischen Verlauf verantwortlich ist. Die Synthesekapazität der CD4+ T-Helferzellen blieb nahezu unverändert. Eine Ausnahme bildete die prozentuale Abnahme IFN-g positiver Gedächtniszellen (CD45RO+) zugunsten einer zunehmenden Zahl IFN-g produzierender naiver T Helferzellen (CD45RA+). In der CD8+ Subpopulation kam es in der ersten Woche nach Verbrennungsverletzung zu einer signifikanten Steigerung der IL-2, IL-4 und IFN-g de novo Synthese, die interessanterweise bei weiterer, differenzierter Analyse eine positive Korrelation mit dem klinischen Verlauf ergab. Patienten, die verstarben, zeigten im Vergleich zu den Überlebenden signifikant erhöhte IL-4 und IL-2 Syntheseraten der CD8+ Zellen. Betrachtet man die IL-2 Synthese dieser CD8+ Zellen genauer, nahm nur die Zahl IL-2-produzierender CD8+CD45RA+ Zellen signifikant zu, verglichen mit dem Kontrollkollektiv, wobei beide Patientenkollektive an dieser Entwicklung partizipierten. Auch die IFN-g Synthese der CD8+CD45RA+ Subpopulation zeigte an allen Tagen post Trauma eine signifikante Zunahme gegenüber den Kontrollen ohne aber mit der Überlebensrate zu korrelieren. Dagegen war der prozentuale Anteil IFN-g produzierender CD8+ CD45RO+ Zellen von Verstorbenen signifikant gegenüber den Überlebenden reduziert und blieb auch an allen Untersuchungstagen deutlich hinter dem Kontrollniveau zurück, das von den überlebenden Patienten z. T. signifikant übertroffen wurde. Neben der funktionellen Charakterisierung über die Zytokinexpression (intrazellulär) kann der Aktivierungsstatus des Immunsystems durchflusszytometrisch auch über eine Oberflächenphänotypisierung ermittelt werden, ohne aber damit funktionell unterschiedliche Subpopulationen von T Zellen definieren zu können. Einen ersten Hinweis auf die Aktivierung des Immunsystems von Verbrennungspatienten erhielten wir über die signifikante Zunahme von IL-2Ra (CD25) tragenden T-Zellen in der ersten Woche nach Trauma. Aktivierte T-Zellen exprimieren darüberhinaus MHC-Klasse II-Moleküle und verschiedene Adhäsionsmoleküle, denen bei der Wechselwirkung der Zellen entscheidende Bedeutung zukommt. Akzessorische Moleküle erhöhen beispielsweise die Avidität der T-Zell-APC Interaktion und wirken kostimulatorisch. Wir konnten nach schwerer Verbrennungsverletzung eine verstärkte Expression des vorherrschenden T-Zellrezeptors (TCR) a/b und der akzessorischen T Zellmoleküle CD2, CD7, CD28, CD29 und CD80 nachweisen. Die Zunahme von CD28-Molekülen auf der Oberfläche von CD4+ und CD8+ T-Zellen ist besonders bemerkenswert, da mit zunehmender Signalstärke des über CD28 vermittelten Signals die Differenzierung einer T-Zelle auf die TH2-Entwicklung ausgerichtet wird. Die Aktivierung von T-Lymphozyten ist außerdem mit markanten Veränderungen im Expressionsmuster einzelner CD45 Isoformen verknüpft. Die Induktion der CD45RO Isoform und der Verlust von CD45RA waren beim Schwerstverbrannten besonders auffällig. Die durchflusszytometrische Bestimmung des Aktivierungsstatus des Immunsystems hat unseres Erachtens das Potenzial einer Standardmethode zur Ermittlung von Hochrisikopatienten mit deren Hilfe immunsupprimierte Patienten und solche mit SIRS und Sepsis unterschieden werden können. Die zentrale Vorbedingung für eine effektivere Sepsistherapie stellt eine verbesserte Diagnostik im Sinne kontinuierlicher zellbiologischer Informationen („Online-Monitoring“) am Krankenbett dar, um die meist sehr schnell wechselnden immuninflammatorischen Zustandsbilder direkt zu erkennen und einer zeitgerechten, individuell adaptierten Behandlungsintervention zuzuführen.