Authors:	Zhivkova, Nataliya
Title:	Charakterisierung der immunsuppressiven Wirkung von humanem Choriongonadotropin in einem murinen Asthma Modell
Online publication date:	21-Apr-2016
Year of first publication:	2016
Language:	german
Abstract:	Das humane Choriongonadotropin (hCG) ist durch seine gut erforschte therapeutische Wirksamkeit auf den Reproduktionstrakt bekannt. Seit seiner Entdeckung, die Anfang des 20. Jahrhunderts liegt, ist aber der gegenwärtige Wissensstand über seine immunregulatorischen Effekte sowie weitere therapeutische Optionen in diversen Erkrankungen mangelhaft. Asthma ist eine schwerwiegende Erkrankung des Respirationstraktes, die durch ein Ungleichgewicht zwischen der Th1- und Th2-Immunantwort charakterisiert ist. Ein Th2-Phänomen wird ebenfalls während der Schwangerschaft beobachtet. Aus diesem Grund wurde in der vorliegenden Arbeit die immunologische Bedeutung von hCG in einem akuten Mausmodell für allergisches Asthma untersucht. Einer der wichtigsten asthmatischen Parameter stellt die bronchiale Hyperreagibilität dar, die durch die hCG-Behandlung signifikant reduziert wurde. Fernerhin ließ sich eine niedrige Konzentration des Zytokins IL-13, das eine wesentliche Rolle in der Entstehung der Atemwegshyperreagibilität spielt, in der bronchoalveolären Lavage der mit hCG behandelten Tieren nachweisen. Allerdings konnten keine eindeutigen Unterschiede in den weiter ermittelten Entzündungsindikatoren, wie die Infiltration eosinophiler Granulozyten, die allergenspezifische IgE Produktion, sowie die CD4 T-Zellzahl und die Th2-Zytokinfreisetzung in der Lunge, nach hCG-Gabe ermittelt werden. Spezifische histologische Untersuchungen zeigten jedoch einen niedrigen Influx von Makrophagen ins Lungengewebe der mit hCG behandelten Tiere. Es ist bekannt, dass hCG einen Einfluss auf die Funktion von Makrophagen hat. Des Weiteren spielt das umgebende Milieu für das Makrophagenverhalten im Bezug auf die Überempfindlichkeit der Atemwege und der Zytokinsekretion eine entscheidende Rolle. Um den direkten Effekt von hCG auf diese Immunzellen untersuchen zu können, wurden in vitro generierte Makrophagen, aus hämatopoetischen Zellen stammend, verwendet. Hierbei wurden morphologische und phänotypische Zellveränderungen analysiert. Die beobachtete Aktin- und Tubulinumstrukturierung wies weder eine Polarisation zu dem klassisch aktivierten (MΦ1) noch zu dem alternativ aktivierten Makrophagentyp (MΦ2) auf. Weitere in vitro Studien zeigten, dass hCG die Oberflächenexpression von costimulatorischen Molekülen wie CD40 und CD80 in Makrophagen regulieren kann. Fernerhin löste hCG die Synthese und Freisetzung des pleiotropischen Zytokins IL-10, das anti-inflammatorische und immuno-suppressorische Eigenschaften zugeschrieben werden, in Makrophagen aus. Mittels kinetischer Untersuchungen wurde die Aktivierung der Signalproteine Erk1/2, NF-κB und Creb, die in die IL-10 Kaskade involviert sind, bestätigt. In wenigen T-Zell-vermittelten Immunmodellen wurde bereits über die immunsuppressive Wirkung von hCG durch die Regulation der Deacetylase Sirt1 berichtet, sodass die Rolle von Sirt1 in einem weiteren akuten Asthmamodell untersucht wurde. Hierfür wurden Sirt1F/F CD4Cre/ Mäuse eingesetzt, die die Expression eines defekten Sirt1-Proteins spezifisch in T-Lymphozyten aufwiesen. Eine Sensibilisierung und Provokation mit Ovalbumin führte bei diesen Tieren zu einer erhöhten Hyperreagibilität verbunden mit strukturellen Modifikationen im Lungengewebe, infolge der verstärkten Entzündung im Gegensatz zu den Sirt1F/F-Kontrolltieren. Des Weiteren wurde ein signifikanter Anstieg der allergenspezifischen IgE-Antikörper und der Th2-Zytokine IL-4, IL-5 und IL-13 sowie IL-17 in den Sirt1F/F CD4Cre/ - gegenüber den Sirt1F/F-Mäusen nachgewiesen. Zusätzlich wurde gezeigt, dass ein defektes Sirt1 weder an der T-Zellentwicklung beteiligt ist noch zu einer spontanen Th2-Immunantwort führt. Eine Prädisposition ist dennoch vorhanden. Die in dieser Arbeit durchgeführten in vivo und in vitro Experimente führen zu der Annahme, dass hCG das Immunsystem modulieren kann. Zur detaillierten Aufklärung seiner Wirkung in Asthma bronchiale werden jedoch weitere Untersuchungen erfolgen. The human chorionic gonadotrophin (hCG) has been well studied and it is known to have a therapeutic effect on the reproductive system. Although it was discovered at the beginning of the 20th century, the state of knowledge about hCG and about its immunoregulatory properties as well as other therapeutically options are still inadequate. The human chorionic gonadotropin is a peptide hormone which is produced during pregnancy by human syncytiotrophoblast and is responsible for the maintenance of pregnancy. Pregnancy has been described as a physiological condition promoting a Th2 immune response. Asthma is a severe disease of the respiratory tract and it is also characterized by an imbalance between the Th1 and Th2 type immune response. Therefore, the purpose of this study was to analyze the immunological function of hCG in a mouse model of acute allergic asthma. The airway hyperresponsiveness is one of the main asthmatic parameters which was significantly reduced after hCG treatment. Further, the hCG treatment led to lower concentration of IL-13 in the bronchial lavage which is known to have a major role in the development of the airway hyperresponsiveness. However, there were no significant differences regarding the other known inflammatory factors like eosinophil infiltration, IgE antibody production, number of CD4 T-cells and the Th2 cytokine secretion in the lung of the hCG treated mice. It is known that hCG has an effect on the function of macrophages. In addition, the lung microenvironment can influence macrophage behavior and its cytokineprofile. To study the direct effect of hCG on these immune cells, murine bone marrow cells were isolated and differentiated to macrophages. Morphological and phenotypical cell changes were monitored and analyzed. The observed actin and tubulin reorganization had neither the classically activated (MΦ1) nor the alternatively activated (MΦ2) macrophage phenotype. Further in vitro studies did show that hCG can regulate the expression of costimulatory molecules like CD40 and CD80 on macrophages. Moreover, the syntheses and the release of IL-10, a pleiotropic cytokine that has both anti-inflammatory and immunosuppressive properties, were activated by hCG. The activation of Erk1/2, NF-κB and Creb, was also proved by kinetical experiments. These cell signal proteins are directly involved in the IL-10 cascade. There are some reports about the immunosuppressive effect of hCG due to the regulation of the deacetylase Sirt1. Hence, the role of Sirt1 was examined in a further murine model of acute allergic asthma. Mice with Sirt1-deficient CD4 T cells (Sirt1F/F CD4Cre/ ) were used for this purpose. Loss of Sirt1 resulted in hyperresponsiveness and morphological changes in the lung of mice treated with Ovalbumin. Furthermore, the analysis of the allergen-specific IgE antibodies and the Th2 cytokines IL-4, IL5, IL-13 as well as IL-17 were significantly increased in Sirt1F/F CD4Cre/ mice compared to Sirt1F/F mice. In addition, the conditional deletion of Sirt1 using transgenic CD4-Cre mice did not affect neither the T cell development nor the spontaneous Th2 immune response. Nevertheless, there is an existing predisposition. The in vivo and in vitro experiments of this study lead to the assumption that hCG can modulate the immune system. However, further studies are needed for a detailed elucidation of its effects in asthma bronchiale.
DDC:	610 Medizin 610 Medical sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-4555
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000003883
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
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