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Der Einfluss der lokalen oder systemischen Tumornekrosefaktor (TNF)-α-Inhibition auf die Immunantwort im Modell der experimentellen autoimmunen Uveoretinitis

Busch, Martin

In der hier vorliegenden experimentellen Arbeit wurde untersucht, inwieweit die lokale Inhibition von TNF-α den Verlauf der EAU als Modell für die humane endogene posteriore Uveitis verbessern kann und Einfluss auf zugrunde liegende immunologische Prozesse nimmt. Der durchgeführte TNF-α-Bioassay an L929-Zellen zeigte, dass der dabei eingesetzte humanisierte Wirkstoff Etanercept die biologische Aktivität auch von murinem TNF-α in vitro effektiv hemmen kann. Um zu überprüfen, ob Etanercept generell auch einen mildernden Einfluss auf den EAU-Verlauf hat, wurde der Wirkstoff zunächst systemisch angewendet. Dabei zeigte sich, dass der EAU-Schweregrad durch die systemische Behandlung mit Etanercept in der afferenten Phase des Modells signifikant verringert war. Dieser reduzierte EAU-Schweregrad in der Etanercept-Behandlungsgruppe war von einer verringerten antigenspezifischen Proliferation von Milzzellen und einer reduzierten antigenspezifischen Produktion von proinflammatorischen Th1-, Th2- sowie Th17-assoziierten Zytokinen durch Milzzellen begleitet. Die systemische Behandlung mit Etanercept in der efferenten Phase des Modells zeigte hingegen keinen reduzierenden Einfluss auf den EAU-Schweregrad sowie die antigenspezifische Proliferation von Milzzellen. Dies galt auch für die systemische Etanercept-Behandlung in dem EAU-Modell, das durch den adoptiven Transfer von IRBPp161-180-spezifischen und in vitro restimulierten Splenozyten induziert wurde. Die Ergebnisse zur systemischen TNF-α-Inhibition durch Etanercept signalisierten damit eine bedeutende Rolle von TNF-α in der Induktionsphase der EAU. Es kann gefolgert werden, dass Etanercept in erster Linie Einfluss auf die Generierung von uveitogenen Effektorzellen nimmt, nicht aber auf bereits aktivierte und differenzierte Effektorzellen wirkt.
Zur lokalen Behandlung der EAU wurden intravitreale oder subkonjunktivale Wirkstoffapplikationen angewendet. Auch nach intravitrealen Injektionen von Etanercept in der afferenten Phase des Modells war der EAU-Schweregrad im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant geringer. Dabei ging die Reduktion des EAU-Schweregrades jedoch nicht mit einer verringerten antigenpezifischen Proliferation von Milzzellen einher. Bezüglich der antigenspezifischen Produktion von Zytokinen durch Milzzellen wurde nach der intravitrealen Etanercept-Applikation eine Reduktion des zentralen Th1-Zytokins IFN-γ beobachtet, während die Th2-assoziierten Zytokine IL-6 und IL-10 erhöht waren. Diese Ergebnisse sprechen für unterschiedliche Wirkmechanismen von Etanercept in Abhängigkeit der Applikationsroute. Der Wirkmechanismus der systemischen Etanercept-Applikation bestand eher in der allgemeinen Suppression der Generierung proinflammatorischer Effektorfunktionen, während die Ergebnisse zur intravitrealen Etanercept-Applikation eher einen immunmodulatorischen Wirkmechanismus aufzeigten. Die subkonjunktivale Etanercept-Injektion als weiterer lokaler Behandlungsansatz zeigte keinen verringernden Effekt auf den EAU-Schweregrad. Als Wirkstoffkontrolle zu Etanercept wurden gegen die mRNA von TNF-α gerichtete ASON eingesetzt. Es konnte jedoch kein verbessernder Einfluss auf den EAU-Verlauf nach lokaler Applikation beobachtet werden.
Schlussendlich war die systemische Applikation von Etanercept effektiver zur Behandlung der EAU als die intravitreale Applikation. In diesem Zusammenhang wiesen die Experimente zur VCAID-Induktion in der hier vorliegenden Arbeit auf eine Beeinträchtigung des Immunprivilegs des Auges durch die intraokulare TNF-α-Inhibition mit Etanercept hin. Solche Einflüsse auf regulatorische Funktionen von TNF-α könnten damit einen limitierenden Faktor für den Wert der intravitrealen Etanercept-Applikation als lokalen Behandlungsansatz für eine autoimmune posteriore Uveitis darstellen.

In the present experimental study the extent was determined to which local TNF-α inhibition ameliorates the course of an animal model of human posterior uveitis (experimental autoimmune uveoretinitis [EAU]) and it was investigated how this affects underlying immunopathological processes. In these experiments etanercept functioned as an antagonist to block TNF-α. A TNF-α bioassay with L929 cells showed that etanercept effectively inhibits the biological activity of murine TNF-α in vitro. The effect of etanercept on the course of EAU was initially analyzed by treating immunized mice systemically in the afferent phase. Here, EAU scores were significantly lower in the etanercept group, which was also accompanied by decreased antigen-specific proliferation of splenocytes. Furthermore, systemic etanercept treatment in the afferent phase lowered the antigen-specific production of various proinflammatory cytokines by splenocytes. In contrast, systemic etanercept treatment in the efferent phase had no reducing effect on EAU severity, nor did it decrease the antigen-specific proliferation of splenocytes as compared to control mice. This was also observed after systemic etanercept treatment of animals in which EAU was induced by adoptive transfer of uveitogenic splenocytes. These results for the systemic TNF-α inhibition by etanercept indicate that TNF-α has a predominant role in the immunopathologic processes of the induction phase of EAU, suggesting that etanercept affects the generation of uveitogenic effector cells rather than having an effect on already activated and differentiated effector cells. For local treatment, etanercept was injected intravitreally or subconjunctivally. After intravitreal etanercept treatment in the afferent phase, EAU scores were also significantly lower than those in the control group. However, the improved EAU scores were not associated with reduced antigen-specific proliferation of splenocytes. Regarding the antigen-specific cytokine response of splenocytes, the Th1 cytokine IFN-γ was reduced after intravitreal etanercept treatment, while the Th2 associated cytokines IL-6 and IL-10 were elevated. These results indicate that the mechanism of action may be different for systemic and intravitreal etanercept treatment. While systemic TNF-α inhibition using etanercept in the afferent phase suppressed proinflammatory effector functions, the mechanism underlying EAU improvement after intravitreal TNF-α inhibition seemed to be immunomodulation.
The subconjunctival injection of etanercept as a further local treatment approach showed no ameliorating effect on the course of EAU at any time in this model.
In further experiments, ASON binding to the mRNA of TNF-α were used as a drug control to etanercept. Independently of the applied treatment schedule, local ASON treatment had no ameliorating effect on the course of EAU.
Finally, systemic administration of etanercept more effectively ameliorated EAU than intravitreal administration. In this context, the experiments concerning the induction of VCAID shown here indicate that intraocular TNF-α inhibition using etanercept impairs immune privilege of the eye. Interfering with such regulatory functions of local TNF-α may limit the value of intravitreal etanercept treatment for autoimmune posterior uveitis.

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Busch, Martin: Der Einfluss der lokalen oder systemischen Tumornekrosefaktor (TNF)-α-Inhibition auf die Immunantwort im Modell der experimentellen autoimmunen Uveoretinitis. 2012.

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