Rolle von NF-kappaB in der Glomerulonephritis : Einfluss einer NF-kappaB-Hemmung auf infiltrierende Immunzellen in der nephrotoxischen Nephritis

Abstract

Glomerulonephritiden (GN) gehören zu den häufigsten Ursachen für Nierenerkrankungen, die einer Nierenersatztherapie bedürfen. Ein wesentliches Merkmal der GN ist die Infiltration von T-Zellen und Makrophagen in die Niere, die dort durch die Ausschüttung von Zytokinen und Anlockung weiterer Immunzellen zur glomerulären Schädigung beitragen. Die Therapie der GN ist bislang sehr unspezifisch und toxisch und es bedarf daher spezifischer Therapien mit geringen Nebenwirkungen. Der Transkriptionsfaktor NF-kappaB vermittelt inflammatorische sowie antiinflammatorische Effekte und nimmt Einfluss auf die Aktivierung von T-Zellen. Die IKK2-Kinase, ein zentrales Enzym der NF-kappaB- Aktivierung, steht daher als Target für entzündliche Erkrankungen im Fokus. In der vorliegenden Arbeit wurde daher der Effekt einer IKK2-Hemmung auf den Verlauf und die Infiltration von T-Zellen in die nephritische Niere am Tiermodell der nephrotoxischen Nephritis (NTN) untersucht. Die Hemmung der IKK2-Kinase erfolgte zum einen mittels pharmakologischer IKK2-Blockade und zum anderen durch den zellspezifischen Knockout der IKK2 in CD4+ T-Zellen und regulatorischen T-Zellen (Tregs). Unter der systemischen Applikation eines IKK2-Inhibitors infiltrierten deutlich weniger proinflammatorische Th17-Zellen und protektiv wirkende Tregs in die nephritische Niere; daraus resultierte eine nur begrenzte Wirksamkeit des Inhibitors bezüglich der glomerulären Schädigung. Der IKK2-Knockout in CD4+ T-Zellen zeigte in der NTN einen stärker inhibierenden Effekt auf Tregs als auf Th17-Zellen, wodurch Tiere mit IKK2-defizienten CD4+ T-Zellen einen höheren glomerulären Schaden aufwiesen. Tiere mit IKK2-defizienten Tregs zeigten überraschenderweise einen Scurfy-Phänotyp, der sich durch eine schuppige Haut, eine Splenomegalie und massive entzündliche zelluläre Infiltrate in verschiedenen Organen auszeichnet. Mit dieser Maus konnten aufgrund einer frühen Mortalität keine Nephritis-Experimente durchgeführt werden. Jedoch wurde an diesen Tieren die Bedeutung der IKK2-Kinase bei der Entstehung und Proliferation regulatorischer T-Zellen genauer untersucht. Eine therapeutische Intervention durch eine NF-B-Hemmung ist nicht, wie erwartet, rein antiinflammatorisch, indem proinflammatorische Immunzellen inhibiert werden. Der Effekt auf Tregs als protektive Gegenspieler in einer Entzündungsreaktion ist weitaus größer und gibt Anlass den therapeutischen Nutzen von systemisch applizierten NF-kappaB-Hemmern zu überdenken.

Glomerulonephritis is one of the main causes for end-stage renal disease. The fundamental characteristic and morphological hallmark of glomerular inflammatory lesions are infiltrating T cells and macrophages into the kidney. These cells produce cytokines and attract other immune cells by the secretion of chemokines which promotes glomerular tissue injury and damage. Therapeutic strategies so far are toxic and unspecific and therefore specific therapies with less side effects are needed. The transcription factor NF-kappaB has both inflammatory and anti-inflammatory effects and plays a pivotal role in the activation of T cells. Hence the IKK2-kinase, a central enzyme of the NF-kappaB activation pathway, is a promising drug target in inflammatory diseases. This Ph.D.-thesis therefore analyzes the effect of pharmacologic and genetic IKK2-inhibition on the infiltration of immune cells into the nephritic kidney using an animal model of experimental nephrotoxic nephritis (NTN). IKK2-inhibition was achieved 1) using a pharmacological specific IKK2-inhibitor and 2) via constitutive knockout in CD4+ T cells and regulatory T cells (Tregs). Nephritic mice treated with the IKK2-inhibitor showed reduced infiltration of proinflammatory Th17 cells and protective Tregs into the kidneys. This effect on infiltrating Th17 cells and Tregs resulted in a minor benefit of the IKK2-inhibitor on renal function and morphology. IKK2-knockout in CD4+ T cells revealed a much stronger inhibitory effect on Tregs than on proinflammatory CD4+ T cell subsets after the induction of NTN leading to more severe glomerular damage and impaired renal function. Mice with IKK2-deficient Tregs surprisingly showed a scurfy phenotype with keratosis of the skin, severe splenomegaly and inflammatory cell infiltrates in different organs. NTN experiments could not be performed in these mice due to early lethality. Therefore the effect of IKK2-kinase knockout on the development and proliferation of Tregs was further investigated. Therapeutic intervention in the NF-kappaB-pathway using specific IKK2-inhibitors has not only antiinflammatory effects by suppressing activation of inflammatory cells. The effect on Tregs as the anti-inflammatory counterpart is much more stronger. Therefore the successfull therapeutic application of NF-kappaB-inhibitors has to be carefully considered.