Die Rolle des IL-2-Signalweges in einem murinen Adenokarzinom-Modell

Die Ursachen für die Entstehung von Lungentumoren sind vielseitig. Aus geschädigtem Drüsengewebe der Lunge kann sich die Tumorart des Adenokarzinoms entwickeln, welches zu den malignen Krebserkrankungen gehört und somit nach Etablierung eines Primärtumors metastasieren kann. Es wurde vielfach gezeigt, daß das Immunsystem bei der Bekämpfung eines mutierten Gewebes im fortschreitenden Verlauf des Tumorwachstums an Effektivität verliert. Die dahinter stehenden Mechanismen sind noch nicht ganz verstanden. Eine mögliche Ursache könnte eine fehlerhafte Regulation der Immunabwehr sein. Das Zytokin, welches bei dieser Regulation eine wichtige Rolle spielt, ist das Interleukin-2 (IL-2). Dieses aktiviert immunkompetente Zellen und gewährleistet deren Fortbestand während der Immunreaktion. In der vorliegenden Arbeit ist in einem murinen Modell von Bronchioadenokarzinom die Regulation von CD4+ T-Zellen durch IL-2 untersucht worden, beziehungsweise inwieweit eine Einflußnahme auf diese Regulation zur Verbesserung der Tumorabwehr beitragen kann. Die alpha-Kette des IL-2 Rezeptorkomplexes (CD25) ist neben dem Transkriptionsfaktor Foxp3 ein gängiger Marker für die Population der so genannten regulatorischen T-Zellen. Regulatorische T-Zellen treten im Tumorgewebe in erhöhtem Maße auf und inhibieren die gegen den Tumor gerichtete Effektorfunktion anderer Immunzellen. Durch intranasale Applikation eines anti-CD25 Antikörpers sollte, im speziellen bei den regulatorischen T-Zellen, das CD25 Molekül blockiert werden, um auf diese Weise die hochaffine Signalgebung zu unterbinden und die regulatorischen T-Zellen intratumoral zu depletieren. Es konnte gezeigt werden, daß die Blockade des IL-2 Rezeptors nicht zur Reduktion des Tumorwachstums beitrug. Trotz Applikation des Antikörpers waren die regulatorischen T-Zellen signifikant erhöht. Lediglich die Produktion des Zytokins Tumornekrosisfaktor-alpha (TNF-alpha) wurde durch die Zugabe des Antikörpers gesteigert, was aber keine Verbesserung der Tumorabwehr bewirkte. Als Alternative zur Blockade des IL-2 Rezeptors wurden verschiedene Dosen von rekombinantem IL-2 ebenfalls intranasal appliziert, um die T-Zell Populationen zusätzlich zu stimulieren. In diesem Fall war bei hohen Dosierungen eine Regression des Tumors zu erreichen. Die Regression ist auf eine erhöhte, durch das IL-2 aktivierte Produktion des Zytokins Interferon-gamma (IFN-gamma) zurückzuführen. Jedoch wurde sowohl bei der Blockade des IL-2 Rezeptors, als auch bei der Stimulation durch IL-2 ersichtlich, daß im Zusammenhang mit Adenokarzinom dem Zytokin TNF-alpha eine besondere Position zugedacht werden muß. Es ist bekannt, daß TNF-alpha in verschiedenen experimentellen Tumor-Modellen unterschiedliche Funktionen besitzt. Die Deletion des TNFs, hier dargestellt mittels TNF-knockout Mäusen, hatte eine kurative Wirkung. Die TNF-knockout Mäuse wiesen fast kein Tumorwachstum auf, die CD4+ T-Zellen aus den knockout Mäusen zeigten eine im Vergleich zum Wildtyp mehrfach höhere Produktion von IFN-gamma, bei gleichzeitiger Reduktion der regulatorischen T-Zellen. Es kann vermutet werden, daß TNF-alpha in dem verwendeten Adenokarzinom-Modell eine tumorunterstützende Wirkung hat. Dahingehend wäre die Neutralisierung der TNF-Signalgebung bei zusätzlicher Stimulation mit IL-2 als wirksamer Therapieansatz in Betracht zu ziehen.

The causes of the development of lung tumours are versatile. Damaged tissue of the mucous gland of the lung could develop into the cancer type of adenocarcinoma, which is a kind of malignant cancer and spreads after establishing a primary tumour by formation of metastases. In many cases it has been shown, that the immune system looses its ability to antagonise the mutated tissue in a late stage of tumour growth. The mechanisms behind this are not entirely understood yet, but a failure in the regulation of the immune response is considered a reason. A cytokine which plays an important role in this regulation is interleukine-2 (IL-2), which activates immunocompetent cells and ensures their survival during the immune response. In the present work the regulation by IL-2 especially of the CD4+ T-cells has been examined in a murine model of bronchioadenocarcinoma, taking influence on the regulation pathway to improve tumour regression respectively. Alongside the transcription factor Foxp3 the alpha-chain of the IL-2 receptor complex (CD25) is one of the common markers of the so called regulatory T cell population. In tumour tissues the level of regulatory T cells is significantly increased, inhibiting the effector function of other immune cells directed against the tumour. An anti-CD25 antibody was administered intranasally in order to block the CD25 molecule, especially on the regulatory T cells, thus abrogating the high affinity signal to achieve an intratumoural depletion. It could be demonstrated, that the blockade of the IL-2 receptor does not result in improved tumour regression. Despite the administration of anti-CD25 antibody the level of the regulatory T cells was significantly increased. Antibody administration caused an increased production of the cytokine tumour necrosis factor alpha (TNF-alpha), though this was not sufficient to improve tumour regression. In an alternative approach to the blockade of the IL-2 receptor different dosages of recombinant IL-2 were administered intranasally for additional stimulation of the T effector cells. In this case high dosages of IL-2 could indeed improve tumour regression, due to the increase of the production of the cytokine Interferon-gamma (IFN-gamma). However, the results of both blockade and stimulation with IL-2 showed that the role of TNF-alpha in the context of adenocarcinoma must be reconsidered. It is known that depending on the experimental model, TNF-alpha bears diverse functions. The deletion of TNF, represented here by the usage of TNF-knockout mice, showed a curative effect. The TNF-knockout mice barely developed tumours due to the, in comparison to the wildtype, morefold higher production of IFN-gamma by the CD4+ T cells in combination with a significantly decreased level of regulatory T cells. The findings indicate that TNF-alpha might have a supportive effect on tumour growth in the present model of adenocarcinoma. Thus, neutralization of TNF-alpha signalling under concurrent stimulation with IL-2 should be suggested for a new approach of tumour therapy.