Immunregulatorische Mechanismen bei der hepatischen Amöbiasis

Abstract

Die Infektion mit Entamoeba histolytica (E. histolytica) ist verantwortlich für die Entstehung des Amöbenleberabszesses (ALA), der häufigsten extraintestinalen Verlaufsform der invasiven Amöbiasis, welche vorwiegend in männlichen Individuen auftritt. Neben den Pathogenitätsfaktoren des Erregers konnte zusätzlich eine Beteiligung des Wirts-Immunsystems an der Ausbildung der schweren fokalen Leberschädigung nachgewiesen werden. Mithilfe eines Mausmodells für den ALA wurde gezeigt, dass der Erkrankung eine Immunpathologie zugrunde liegt, welche eine übermäßige CCR2 abhängige Rekrutierung inflammatorischer Ly6Chi Monozyten sowie die erhöhte Expression der pro inflammatorischen Th1 Zytokine IL 23, IL-17 und TNFα sowie des Chemokins CCL2 beinhaltet. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass sowohl der Knockout des Zytokins IL-23 als auch des CCL2-Rezeptors CCR2, eine geringere Leberschädigung nach Infektion mit E. histolytica zur Folge hatte. Trotz beobachteter reduzierter CCL2-Expression in Abwesenheit von IL-23 blieb jedoch die Population der Ly6Chi Monozyten in der Leber unverändert. Sowohl in IL 23p19 / als auch in CCR2 /--Mäusen konnte allerdings eine erhöhte Anzahl regenerativer Ly6Clo Monozyten im Gewebe nachgewiesen werden. In Abwesenheit von IL-23 wiesen diese Zellen eine verstärkte Synthese des Th2-Zytokins IL-13 auf. Zudem konnte eine erhöhte Expression von F4/80 und Arg1 der Ly6Clo Monozyten nachgewiesen werden, was eine Polarisierung der Monozyten zu gewebsregenerierenden M2-Makrophagen vermuten lässt. In weiblichen Tieren, die, wie Frauen, den Leberschaden besser kontrollieren können, konnte ein Anstieg der IL 13-Expression in Ly6Chi Monozyten beobachtet werden, was vor allem im Zusammenhang mit dem gezeigten generellen Fehlen immunpathologischer Regulatoren auf eine frühe und verstärkte M2 Polarisierung hindeutet. Darüber hinaus konnte in IL-13tg-Tieren sowie nach Behandlung von Wildtyp-Mäusen mit einem rIL-13/αIL-13-Komplex eine reduzierte Abszessausbildung nachgewiesen werden. Apolipoprotein A1 (ApoA1) ist für seine anti-inflammatorischen Eigenschaften bekannt und wird in der Leber unter Einfluss des weiblichen Geschlechtshormons Estradiol synthetisiert. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass das Fehlen von ApoA1 in weiblichen Mäusen zu einer Verstärkung des Leberschadens führte, in männlichen Tieren hingegen die Ausheilung des ALA verzögerte. Der Phänotyp weiblicher Tiere ging dabei mit einer verminderten Anzahl von Ly6Clo-Monozyten Blut und einer reduzierten IL-13 Expression einher. Die Untersuchung aktivierter humaner Makrophagen in vitro zeigte zudem, dass ApoA1 die Produktion pro-inflammatorischer Moleküle wie TNFα und CCL2 reduzierte und die Synthese des anti-inflammatorischen Zytokins IL-10 induzierte. Die Koagulationsfaktor XII (FXII)-abhängige Aktivierung des Kontaktphasesystems und die damit einhergehende Fibrinsynthese sind für die Demarkierung von abszediertem Gewebe essenziell. In der vorliegenden Arbeit konnte nachgewiesen werden, dass die durch E. histolytica produzierten Polyphosphate die Aktivierung der FXII-abhängigen Fibrinsynthese induzieren und der Parasit so zur Abszessausbildung beiträgt. Die hier gezeigte reduzierte Abszessausbildung in Abwesenheit von FXII lässt daher eine für den Erreger protektive Abkapselung durch ein dichtes Fibrinnetzwerk vermuten. Zusammenfassend wurde gezeigt, dass die Entstehung sowie die Ausheilung des ALA von der Balance der Monozyten-Populationen, deren Zytokinprofil sowie hormonell regulierten Apolipoproteinen abhängig ist und die Bildung eines Fibrinnetzwerkes die Eliminierung des Erregers erschwert.

The infection with Entamoeba histolytica (E. histolytica) is responsible for the development of an amebic liver abscess (ALA), the most frequent extraintestinal manifestation of invasive amebiasis that occurs predominantly in male individuals. Beside pathogenicity factors of E. histolytica, it could be shown that the immune system of the host contributes to the severe focal liver damage. In a mouse model for the disease it was proven that the development of ALA underlies an immunpathology comprising an excessive CCR2-dependent recruitment of inflammatory Ly6Chi-monocytes as well as a high expression of the pro-inflammatory Th1-cytokines IL-23, IL-17 and TNFα and the chemokine CCL2. In this study it could be shown that the knockout of IL-23 as well as the knockout of the CCL2 receptor CCR2 resulted in reduced liver tissue damage after infection with E. histolytica. But despite reduced CCL2 expression in the abscence of IL-23 the population of Ly6Chi-monocytes in the liver was unaltered. However, in IL 23p19 / as well as in CCR2 /--mice a higher number of regenerative Ly6Clo-monocytes in the liver tissue was observed. In the abscence of IL-23 these cells showed an increased expression of the Th2-cytokine IL-13. Additionally an elevated synthesis of F4/80 and Arg1 of Ly6Clo-monocytes could be shown, which is indicative for a polarization of the monocytes towards tissue regenerative M2-macrophages. In female mice, which are more able to control abscess development than male mice, an increased IL-13 expression of Ly6Chi-monocytes was observed. Together with an observed lack of pro-inflammatory regulators of pathology this indicates an early and increased M2-polarization in female mice. Furthermore in IL-13tg-mice as well as after treatment of wildtype mice with rIL-13/αIL-13-complex a reduced abscess development was observed. Apolipoprotein A1 (ApoA1) is known for its anti-inflammatory properties and its expression in the liver is influenced by the female sex hormone estradiol. In this work it was shown that the lack of ApoA1 increased abscess development in female mice, while in male mice the repair of liver tissue was delayed. The phenotype observed in female mice was accompanied by a reduced amount of Ly6Clo-monocytes in the blood as well as a reduced IL-13 expression. Additionally examination of activated human macrophages in vitro revealed that the presence of ApoA1 reduced the expression of pro-inflammatory TNFα and CCL2 and simultaneously increased the expression of anti inflammatory IL-10. The coagulation factor XII (FXII)-dependent activation of the contact phase system and the concomitant fibrin synthesis are essentiell for demarcation of abscessed tissue. In this work it was observed that polyphosphates produced by E. histolytica induced FXII-activated fibrin synthesis, which contributed to abscess development. The reduced abscess formation in the abscence of FXII indicates a protective encapsulation of the parasite by dense fibrin structures during infection. In summary it was shown, that the development and control of the amebic liver abscess depends on the balance of monocyte populations and their cytokine production in the liver as well as on hormone-regulated apolipoproteins and that fibrin synthesis hinderes clearance of the parasite.