Untersuchung zur Stärke systemischer und lokaler inflammatorischer Reaktionen bei der Ratte nach Stimulation mit spezifischen Agonisten der endosomalen Toll-like Rezeptoren 7 und 9
Wiegand, Florian
Originalveröffentlichung:
(2012) Giessen : VVB Laufersweiler
Zum Volltext im pdf-Format:
Dokument 1.pdf (7.522 KB)
Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-86441
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2012/8644/
Universität
Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut:
Institut für Veterinärphysiologie
Fachgebiet:
Veterinärmedizin
DDC-Sachgruppe:
Landwirtschaft
Dokumentart:
Dissertation
ISBN / ISSN:
978-3-8359-5867-8
Sprache:
Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung:
20.01.2012
Erstellungsjahr:
2012
Publikationsdatum:
07.03.2012
Kurzfassung auf Deutsch:
HINTERGRUND UND ZIELSETZUNG
Toll-like Rezeptoren (TLRs) des angeborenen Immunsystems erkennen konservierte Molekülstrukturen
pathogener Mikroorganismen. Die TLRs 7 und 9 sind in Anlehnung an ihre
Aufgabe einzelsträngige virale RNA bzw. intrazellulär auftretende bakterielle oder virale
DNA zu erkennen, im endosomalen Kompartiment bestimmter Zellen lokalisiert. Die synthetischen
TLR 7 bzw. 9 Agonisten Imiquimod und ODN 1668 werden bereits als Immunadjuvantien
oder zur topischen Behandlung von Hautkrebserkrankungen eingesetzt. Demzufolge
sind detaillierte Informationen über mögliche Nebenwirkungen dieser Substanzen
dringend erforderlich. Daher wurden die Konsequenzen einer lokalen subkutanen (SC)
oder systemischen intraperitonealen (IP) Injektion von Imiquimod / ODN 1668 bei Ratten
untersucht. Analysiert wurden hierbei die Entstehung von Fieber und Krankheitsverhalten,
sowie die periphere und zentralnervöse (hypothalamische) Induktion einer breiten Palette
an proinflammatorischen Molekülen.
METHODIK
Ratten wurden SC (in eine subkutan angelegte Luftblase) oder IP mit Imiquimod
/ ODN 1668 in Dosierungen von 1 bzw. 5 mg/kg Körpergewicht behandelt. Körperkerntemperatur,
motorische Aktivität sowie Futter- und Trinkwasseraufnahme wurden telemetrisch
erfasst und ausgewertet. Periphere und zentralnervöse Bildung proinflammatorischer
Moleküle wurden mittels RT-PCR, Bioassays, ELISAs und Immunhistochemie / Immunfluoreszenz
experimentell untersucht.
KERNBEFUNDE
Bei Imiquimod und ODN 1668 handelt es sich um die bislang ersten diesbezüglich untersuchten
TLR-Agonisten, bei denen sich Fieber und Anorexie in stärkerem Umfang nach lokaler
(SC) verglichen mit systemischer (IP) Stimulation manifestieren. Periphere Induktion
von Interferonen (IFNs) und zirkulierende Konzentrationen anderer potentieller endogener
Pyrogene (TNFα , IL-6) korrelierten mit der jeweiligen Stärke der untersuchten Krankheitssymptome.
Während Imiquimod eine stärkere Kapazität zur Induktion von IFNs, besonders
IFNγ, zeigte, verursachte eine Behandlung mit ODN 1668 höhere zirkulierende IL-6-Konzentrationen.
Im Gehirn (Hypothalamus) war nach Stimulation mit beiden Substanzen eine
erhöhte Expression von Zytokinen (TNFα, IL-1β, IL-6) und den induzierbaren Formen der
Enzyme zur Prostaglandin E2-Synthese (COX 2, mPGES) nachweisbar. Dies war von einer
moderaten Aktivierung der Transkritionsfaktoren NF-κB und STAT3 und einer starken
Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-IL6 begleitet, besonders in Zellen von Hirnregionen
mit unvollständiger Blut-Hirn-Schranke und in stärkerem Ausmaß nach SC verglichen
mit IP Stimulation der Versuchstiere. Korrelierend zur peripheren Bildung von IFNγ bzw.
IL-6, verursachte Imiquimod eine stärkere Aktivierung von NF-IL6, während die IL-6-vermittelte
nukleäre Translokation von STAT3 nach Behandlung mit ODN 1668 stärker ausfiel.
SCHLUSSFOLGERUNGEN
Selbst bei Einsatz vergleichsweise hoher Dosierungen verursacht eine Behandlung mit
den endosomalen TLR 7 / 9-Agonisten Imiquimod und ODN 1668 nur moderate ZNS-kontrollierte
Krankheitssymptome. Diese scheinen in Zusammenhang mit peripherer Bildung
von IFNγ / IL-6 zu stehen und werden möglicherweise durch eine Aktivierung der Transkriptionsfaktoren
NF-IL6 / STAT3 verursacht, die wiederum für eine intrahypothalamische
Bildung eines Cocktails proinflammatorischer Mediatoren verantwortlich sind. Verglichen
mit anderen TLR-Agonisten, sind die Krankheitssymptome, die nach SC oder IP Behandlung
mit Imiquimod entstehen als relativ schwach einzustufen. Das völlige Fehlen eines
septischen Zustands nach Gabe von Imiqumid oder ODN 1668 lässt die therapeutische
Einsetzbarkeit beider Substanzen als relativ unbedenklich erscheinen.
Kurzfassung auf Englisch:
BACKGROUND AND PURPOSE
Toll-like receptors (TLRs) of the innate immune system recognize conserved molecular
patterns associated with microbial pathogens. TLRs 7 and 9 are located in the endosomal
compartments due to their task to sense single stranded viral RNA (TLR 7) or intracellular
bacterial or viral CpG-DNA. The synthetic TLR 7 and TLR 9 agonist imiquimod and
ODN 1668 are used as immuoadjuvants or for topical treatment of skin cancers. According
to these circumstances detailed information about possible side effects of these drugs are
warranted. Therefore, the consequences of local subcutaneous (SC) or systemic intraperitoneal
(IP) injections of imiquimod / ODN 1668 on the manifestation of fever, sickness behaviour,
and the peripheral and brain-intrinsic induction of a variety of inflammatory molecules
were investigated in rats.
EXPERIMENTAL APPROACH
Rats were given SC (subcutaneous airpouch) or IP imiquimod / ODN 1668
(1 or 5 mg.kg-1). Body temperature, motor activity, food and water intake were recorded by
telemetric devices. Peripheral and brain-intrinsic (hypothalamic) induction of inflammatory
mediators was analyzed by RT-PCR, bioassays, ELISAs and immunohistochemistry / immunofluorescence.
KEY RESULTS
Imiquimod and ODN 1668 are the first TLR-agonist investigated, which have stronger effects
on fever and anorexia after its SC as compared to IP administration. Peripheral induction
of interferons (IFNs) and putative circulating pyrogens (TNF, IL-6) corresponded to
the strength of the illness responses. While imiquimod showed stronger capacities to induce
IFNs, namely IFNγ, ODN 1668 induced higher levels of circulating IL-6. In the
brain (hypothalamus), an expression of cytokines (TNFα , IL-1β, and IL-6) and inducible
forms of enzymes for prostaglandin E2 synthesis (COX 2, mPGES) occurred, which was
accompanied by a moderate activation of the transcription factors NF-κB and STAT3 and a
strong activation of the transcription factor NF-IL6, namely in cells of specific sites with an
open blood-brain barrier, again to a higher degree in SC treated rats. Corresponding to the
peripheral induction of IFNγ and / or IL-6, imiquimod caused stronger activation of NF-IL6,while the IL-6 mediated nuclear translocation of STAT3 was more pronounced in response
to ODN 1668.
CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS
Even when given at a high dose, imiquimod and ODN 1668 cause rather moderate braininflammatory
responses, which are related to peripheral IFN / IL-6-expression and possibly
mediated by brain-intrinsic activation of NF-IL6 / STAT3 and the induction of a proinflammatory
cocktail within the hypothalamus. Compared to other TLR-agonists, brain-controlled
illness responses are rather moderate after SC or IP treatment of rats with
imiquimod or ODN 1668. The lack of a septic state in imiquimod or ODN 1668-treated rats
reinforces therapeutic use of these drugs.
Lizenz:
Veröffentlichungsvertrag für Publikationen ohne Print on Demand
