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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-61096
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2013/6109/


The effect of Rolipram in a murine model of immune-mediated hepatitis

Der Effekt von Rolipram in einem Mausmodell immunvermittelter Hepatitis

Flottmann, Fabian Alexander

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SWD-Schlagwörter: Immunologie , Concanavalin A , Rolipram , T-Lymphozyt , Hepatitis
Freie Schlagwörter (Deutsch): Immunsuppressivum , Regulatorische T-Zelle
Freie Schlagwörter (Englisch): Immunosuppressant , Regulatory T cell
Basisklassifikation: 44.45
Institut: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin, Gesundheit
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Tiegs, Gisa (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 28.02.2013
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 18.03.2013
Kurzfassung auf Englisch: This study was intended to investigate the effect of the immunosuppressive drug Rolipram in the model of Concanavalin A (ConA)-induced hepatitis in mice. The model of ConA-induced hepatitis resembles human autoimmune liver diseases. This work focused on the possible effect of Rolipram on regulatory T cells (Tregs) and a possible conversion of these cells.
Tregs are specialised in the suppression of extensive immune reactions. An impaired function of Tregs is related to a variety of human autoimmune diseases and allergies, such as diabetes, multiple sclerosis, and asthma. Hence, Tregs might be a promising target in the therapy of diseases caused by overshooting immune reactions.
The results of this study are:
1. Rolipram protected from ConA-induced hepatitis after a single ConA injection. The protection from hepatitis by Rolipram after a single ConA injection was confirmed, and was accompagnied by an increase of plasma IL-10 levels. However, there was no synergistic effect of Rolipram treatment and ConA-restimulation in Rolipram-treated, ConA-tolerant mice, even though these animals also had significantly increased IL-10 levels.
2. Rolipram increased the expression of Foxp3 in Tregs. There was a significant increase in the number of intrahepatic Foxp3+ Tregs in Rolipram-treated, ConA-tolerant animals. The results are compatible with a conversion of effector T cells into Tregs.
3. In vivo treatment with Rolipram improved the in vitro suppressive capacity of Tregs. In a co-culture of effector T cells and Tregs, Tregs from Rolipram-treated animals inhibited the production of the proinflammatory cytokine IL-2 by effector T cells. At the same time, these Tregs produced higher levels of the anti-inflammatory cytokine IL-10.
4. The absence of Tregs decreased the effect of Rolipram. Depletion of Tregs in DEREG mice before treatment with Rolipram and ConA stimulation resulted in aggravated liver damage. This liver damage was not diminished by Rolipram. The results suggest that Tregs play a role with respect to the effect of Rolipram.
5. Treatment with Rolipram prior to ConA pretreatment still allowed tolerance induction. The acute immune response after ConA pretreatment was considered essential for tolerance induction. However, this study demonstrated that a suppression of the immune response by injection of Rolipram prior to ConA-pretreatment lead to tolerance after 14 days.
6. Rolipram inhibited the proliferation of human CD4+ T cells. An in vitro proliferation assay was performed with human PBMC of a healthy donor. In presence of Rolipram, CD4+ T cells demonstrated less proliferative capacity.
In conclusion, Rolipram exerted its immunosuppressive effect in the model of ConA-induced hepatitis partly by Foxp3+ Tregs. In this context, both the increased expression of Foxp3 as well as the increased production of IL-10 play an important role. The conversion of effector T cells into Tregs is compatible with the results, but does not fully explain the protective effect of Rolipram. Hence, Rolipram seems to influence other immune cells directly and indirectly, such as effector T cells and Kupffer cells. An immunosuppressive effect of Rolipram was exemplified for human CD4+ T cells.
Kurzfassung auf Deutsch: Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, den Effekt des Immunsuppressivums Rolipram am Modell der Concanavalin A (ConA)-induzierbaren Hepatitis in der Maus zu untersuchen.
Die ConA-induzierte Hepatitis dient als Modell für immunvermittelte Lebererkrankungen beim Menschen. Der Fokus dieser Arbeit lag auf der Untersuchung eines möglichen Effekts von Rolipram auf regulatorische T-Zellen (Tregs) und eine mögliche Konversion dieser Zellen.
Tregs sind auf die Unterdrückung überschießender Immunreaktionen spezialisiert. Eine Beeinträchtigung der Funktion von Tregs wird mit einer Vielzahl von humanen Autoimmunerkrankungen und Allergien, wie z.B. Diabetes, Multiple Sklerose und Asthma in Verbindung gebracht. Tregs sind daher ein vielversprechendes therapeutisches Ziel bei Erkrankungen, denen eine erhöhte Aktivität des Immunsystems zugrunde liegt.
In dieser Arbeit wurden folgende Ergebnisse erzielt:
1. Rolipram schützte vor ConA-Hepatitis nach einmaliger ConA-Gabe. Der durch Rolipram vermittelte Schutz vor einem ConA-induzierten Leberschaden nach einmaliger ConA-Gabe konnte bestätigt werden. Dieser Schutz wurde von erhöhten Plasmaspiegeln von IL-10 begleitet. Es kam jedoch bei Rolipram-behandelten, ConA-toleranten Tieren nicht zu einem synergistischen protektiven Effekt von Rolipram-Gabe und ConA-Restimulation. Allerdings fand sich eine signifikante Erhöhung der Produktion von IL-10 auch in diesen Tieren.
2. Rolipram erhöhte die Expression von Foxp3 in Tregs. In Rolipram-behandelten, ConA-toleranten Tieren fand sich eine signifikante Erhöhung von Foxp3-exprimierenden Tregs in der Leber. Die Ergebnisse lassen sich mit einer Konversion von Effektor-T-Zellen in Tregs vereinbaren.
3. Die in vivo-Behandlung mit Rolipram verbesserte die immunsuppressive Aktivität von Tregs in vitro. In einer Ko-Kultur von Effektor-T-Zellen und Tregs konnte gezeigt werden, dass Tregs aus Rolipram-behandelten Tieren - unabhängig von der ConA-Vorbehandlung - die Produktion des proinflammatorischen Zytokins IL-2 durch Effektor-T-Zellen hemmten und gleichzeitig höhere Mengen des anti-inflammatorischen Zytokins IL-10 produzierten.
4. Die Abwesenheit von Tregs verringerte die Wirkung von Rolipram. Die Depletion von Tregs in DEREG-Mäusen vor Gabe von Rolipram und Stimulation mit ConA resultierte in einem erhöhten Leberschaden. Dieser Leberschaden konnte durch Rolipram nicht verringert werden. Dies spricht für eine Beteiligung von Tregs am Effekt von Rolipram.
5. Bei Gabe von Rolipram vor der ConA-Vorbehandlung entwickelte sich trotz des anti-inflammatorischen Effekts von Rolipram Toleranz. Die akute Entzündungsantwort nach ConA-Vorbehandlung wurde bisher als Grundlage für die Entwicklung der Toleranz betrachtet. In dieser Arbeit konnte allerdings gezeigt werden, dass eine Unterdrückung der Entzündungsantwort durch Rolipram-Gabe vor der ersten ConA-Injektion trotzdem Toleranz nach 14 Tagen induzierte.
6. Rolipram verringerte die Proliferationskapazität humaner CD4+ T-Zellen. Mit PBMC eines gesunden menschlichen Spenders wurde ein in vitro-Proliferationsassay durchgeführt. Hier fand sich eine verringerte Proliferationskapazität der CD4+ Zellen in Anwesenheit von Rolipram.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass Rolipram einen Teil seines immunsuppressiven Effekts im Modell der ConA-Hepatitis durch eine Wirkung auf Foxp3+ Tregs erzielt. Hier ist insbesondere die erhöhte Foxp3-Expression sowie die vermehrte Fähigkeit zur Produktion von IL-10 von Bedeutung. Die Konversion von Effektor-T-Zellen in Foxp3+ Tregs lässt sich mit den Ergebnissen vereinbaren, erklärt aber allein nicht den protektiven Effekt von Rolipram. Daher wird angenommen, dass Rolipram auch direkt und indirekt auf andere Immunzellen, wie z.B. Effektor-T-Zellen und Kupffer-Zellen wirkt. Eine generelle immunsuppressive Wirkung von Rolipram auf menschliche CD4+ T-Zellen konnte exemplarisch bestätigt werden.

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