3,4-Methylenedioxymethamphetamine (Ecstasy) Decreases Inflammation and Airway Reactivity in a Murine Model of Asthma

Objective:3,4-Methylenedioxymethamphetamine(MDMA), or ecstasy, is a synthetic drug used recreationally, mainly by young people. It has been suggested that MDMA has a Th cell skewing effect, in which Th1 cell activity is suppressed and Th2 cell activity is increased. Experimental allergic airway inflammation in ovalbumin (OVA)-sensitized rodents is a useful model to study Th2 response; therefore, based on the Th2 skewing effect of MDMA, we studied MDMA in a model of allergic lung inflammation in OVA-sensitized mice. Methods: We evaluated cell trafficking in the bronchoalveolar lavage fluid, blood and bone marrow; cytokine production; L-selectin expression and lung histology. We also investigated the effects of MDMA on tracheal reactivity in vitro and mast cell degranulation. Results: We found that MDMA given prior to OVA challenge in OVA-sensitized mice decreased leukocyte migration into the lung, as revealed by a lower cell count in the bronchoalveolar lavage fluid and lung histologic analysis. We also showed that MDMA decreased expression of both Th2-like cytokines (IL-4, IL-5 and IL-10) and adhesion molecules (L-selectin). Moreover, we showed that the hypothalamus-pituitary-adrenal axis is partially involved in the MDMA-induced reduction in leukocyte migration into the lung. Finally, we showed that MDMA decreased tracheal reactivity to methacholine as well as mast cell degranulation in situ. Conclusions:Thus, we report here that MDMA given prior to OVA challenge in OVA-sensitized allergic mice is able to decrease lung inflammation and airway reactivity and that hypothalamus-pituitary-adrenal axis activation is partially involved. Together, the data strongly suggest an involvement of a neuroinnmune mechanism in the effects of MDMA on lung inflammatory response and cell recruitment to the lungs of allergic animals. Copyright (C) 2012 S. Karger AG, Basel

Aerobic exercise attenuates pulmonary injury induced by exposure to cigarette smoke

It has recently been suggested that regular exercise reduces lung function decline and risk of chronic obstructive pulmonary disease (COPD) among active smokers; however, the mechanisms involved in this effect remain poorly understood. The present study evaluated the effects of regular exercise training in an experimental mouse model of chronic cigarette smoke exposure. Male C57BL/6 mice were divided into four groups (control, exercise, smoke and smoke+exercise). For 24 weeks, we measured respiratory mechanics, mean linear intercept, inflammatory cells and reactive oxygen species (ROS) in bronchoalveolar lavage (BAL) fluid, collagen deposition in alveolar walls, and the expression of antioxidant enzymes, matrix metalloproteinase 9, tissue inhibitor of metalloproteinase (TIMP) 1, interleukin (IL)-10 and 8-isoprostane in alveolar walls. Exercise attenuated the decrease in pulmonary elastance (p<0.01) and the increase in mean linear intercept (p=0.003) induced by cigarette smoke exposure. Exercise substantially inhibited the increase in ROS in BAL fluid and 8-isoprostane expression in lung tissue induced by cigarette smoke. In addition, exercise significantly inhibited the decreases in IL-10, TIMP1 and CuZn superoxide dismutase induced by exposure to cigarette smoke. Exercise also increased the number of cells expressing glutathione peroxidase. Our results suggest that regular aerobic physical training of moderate intensity attenuates the development of pulmonary disease induced by cigarette smoke exposure.

Cannabidiol, a non-psychotropic plant-derived cannabinoid, decreases inflammation in a murine model of acute lung injury: Role for the adenosine A(2A) receptor

Acute lung injury is an inflammatory condition for which treatment is mainly supportive because effective therapies have not been developed. Cannabidiol, a non-psychotropic cannabinoid component of marijuana (Cannabis sativa), has potent immunosuppressive and anti-inflammatory properties. Therefore, we investigated the possible anti-inflammatory effect of cannabidiol in a murine model of acute lung injury. Analysis of total inflammatory cells and differential in bronchoalveolar lavage fluid was used to characterize leukocyte migration into the lungs; myeloperoxidase activity of lung tissue and albumin concentration in the bronchoalveolar lavage fluid were analyzed by colorimetric assays; cytokine/chemokine production in the bronchoalveolar lavage fluid was also analyzed by Cytometric Bead Arrays and Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA). A single dose of cannabidiol (20 mg/kg) administered prior to the induction of LPS (lipopolysaccharide)-induced acute lung injury decreases leukocyte (specifically neutrophil) migration into the lungs, albumin concentration in the bronchoalveolar lavage fluid, myeloperoxidase activity in the lung tissue, and production of pro-inflammatory cytokines (TNF and IL-6) and chemokines (MCP-1 and MIP-2) 1, 2, and 4 days after the induction of LPS-induced acute lung injury. Additionally, adenosine A(2A) receptor is involved in the anti-inflammatory effects of cannabidiol on LPS-induced acute lung injury because ZM241385 (4-(2[7-Amino-2-(2-furyl)[1,2,4] triazolo[2,3-a][1,3,5]triazin-5-ylamino]ethyl) phenol) (a highly selective antagonist of adenosine A(2A) receptor) abrogated all of the anti-inflammatory effects of cannabidiol previously described. Thus, we show that cannabidiol has anti-inflammatory effects in a murine model of acute lung injury and that this effect is most likely associated with an increase in the extracellular adenosine offer and signaling through adenosine A(2A) receptor. (C) 2012 Elsevier B. V. All rights reserved.

Insulin modulates cytokine release and selectin expression in the early phase of allergic airway inflammation in diabetic rats

Abstract Background Clinical and experimental data suggest that the inflammatory response is impaired in diabetics and can be modulated by insulin. The present study was undertaken to investigate the role of insulin on the early phase of allergic airway inflammation. Methods Diabetic male Wistar rats (alloxan, 42 mg/Kg, i.v., 10 days) and controls were sensitized by s.c. injection of ovalbumin (OA) in aluminium hydroxide 14 days before OA (1 mg/0.4 mL) or saline intratracheal challenge. The following analyses were performed 6 hours thereafter: a) quantification of interleukin (IL)-1β, tumor necrosis factor (TNF)-α and cytokine-induced neutrophil chemoattractant (CINC)-1 in the bronchoalveolar lavage fluid (BALF) by Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, b) expression of E- and P- selectins on lung vessels by immunohistochemistry, and c) inflammatory cell infiltration into the airways and lung parenchyma. NPH insulin (4 IU, s.c.) was given i.v. 2 hours before antigen challenge. Results Diabetic rats exhibited significant reduction in the BALF concentrations of IL-1β (30%) and TNF-α (45%), and in the lung expression of P-selectin (30%) compared to non-diabetic animals. This was accompanied by reduced number of neutrophils into the airways and around bronchi and blood vessels. There were no differences in the CINC-1 levels in BALF, and E-selectin expression. Treatment of diabetic rats with NPH insulin, 2 hours before antigen challenge, restored the reduced levels of IL-1β, TNF-α and P-selectin, and neutrophil migration. Conclusion Data presented suggest that insulin modulates the production/release of TNF-α and IL-1β, the expression of P- and E-selectin, and the associated neutrophil migration into the lungs during the early phase of the allergic inflammatory reaction.

Microbial load in instruments used in surgeries classified as clean

Introduction / objectives The number of orthopedic surgery, especially surgery of total hip and knee, have been more frequent due to technological advances. This study aims to determine the microbial load in the instruments used in clean surgeries, quantifying and identifying the genus and species of microbial growth.Methods Orthopedic surgical instruments were immersed, after use, in sterile water, sonicated in ultrasonic washer and consecutively shaken. Then, the lavage was filtered through a 0.45micron membrane, the result was incubated in aerobic medium, anaerobic medium and medium for fungi and yeasts. Results In clean surgeries, results showed that 47% of used instruments had microbiological growth in the range of 1 to 100 CFU/instrument. The most prevalent organism was Staphylococcus coagulase negative (28%), followed by Bacillus subtilis (11%).This study refuted the hypothesis that clean surgeries happen in micro-organismsfree surgery field. Conclusion The microbiological findings reinforce the importance of antibiotic prophylaxis, practice already well established for this category of surgical procedure.

Protective effects of aerobic exercise on acute lung injury induced by LPS in mice

Abstract Introduction The regular practice of physical exercise has been associated with beneficial effects on various pulmonary conditions. We investigated the mechanisms involved in the protective effect of exercise in a model of lipopolysaccharide (LPS)-induced acute lung injury (ALI). Methods Mice were divided into four groups: Control (CTR), Exercise (Exe), LPS, and Exercise + LPS (Exe + LPS). Exercised mice were trained using low intensity daily exercise for five weeks. LPS and Exe + LPS mice received 200 µg of LPS intratracheally 48 hours after the last physical test. We measured exhaled nitric oxide (eNO); respiratory mechanics; neutrophil density in lung tissue; protein leakage; bronchoalveolar lavage fluid (BALF) cell counts; cytokine levels in BALF, plasma and lung tissue; antioxidant activity in lung tissue; and tissue expression of glucocorticoid receptors (Gre). Results LPS instillation resulted in increased eNO, neutrophils in BALF and tissue, pulmonary resistance and elastance, protein leakage, TNF-alpha in lung tissue, plasma levels of IL-6 and IL-10, and IL-1beta, IL-6 and KC levels in BALF compared to CTR (P ≤0.02). Aerobic exercise resulted in decreases in eNO levels, neutrophil density and TNF-alpha expression in lung tissue, pulmonary resistance and elastance, and increased the levels of IL-6, IL-10, superoxide dismutase (SOD-2) and Gre in lung tissue and IL-1beta in BALF compared to the LPS group (P ≤0.04). Conclusions Aerobic exercise plays important roles in protecting the lungs from the inflammatory effects of LPS-induced ALI. The effects of exercise are mainly mediated by the expression of anti-inflammatory cytokines and antioxidants, suggesting that exercise can modulate the inflammatory-anti-inflammatory and the oxidative-antioxidative balance in the early phase of ALI.

Impairment of the hematological response and interleukin-1β production in protein-energy malnourished mice after endotoxemia with lipopolysaccharide

The objectives of this study were to determine if protein-energy malnutrition (PEM) could affect the hematologic response to lipopolysaccharide (LPS), the interleukin-1β (IL-1β) production, leukocyte migration, and blood leukocyte expression of CD11a/CD18. Two-month-old male Swiss mice were submitted to PEM (N = 30) with a low-protein diet (14 days) containing 4% protein, compared to 20% protein in the control group (N = 30). The total cellularity of blood, bone marrow, spleen, and bronchoalveolar lavage evaluated after the LPS stimulus indicated reduced number of total cells in all compartments studied and different kinetics of migration in malnourished animals. The in vitro migration assay showed reduced capacity of migration after the LPS stimulus in malnourished animals (45.7 ± 17.2 x 10(4) cells/mL) compared to control (69.6 ± 7.1 x 10(4) cells/mL, P ≤ 0.05), but there was no difference in CD11a/CD18 expression on the surface of blood leukocytes. In addition, the production of IL-1β in vivo after the LPS stimulus (180.7 pg·h-1·mL-1), and in vitro by bone marrow and spleen cells (41.6 ± 15.0 and 8.3 ± 4.0 pg/mL) was significantly lower in malnourished animals compared to control (591.1 pg·h-1·mL-1, 67.0 ± 23.0 and 17.5 ± 8.0 pg/mL, respectively, P ≤ 0.05). The reduced expression of IL-1β, together with the lower number of leukocytes in the central and peripheral compartments, different leukocyte kinetics, and reduced leukocyte migration capacity are factors that interfere with the capacity to mount an adequate immune response, being partly responsible for the immunodeficiency observed in PEM.

Comprometimento da árvore respiratória na granulomatose de Wegener

INTRODUÇÃO: A granulomatose de Wegener (GW) é uma forma de vasculite sistêmica que envolve primariamente as vias aéreas superiores e inferiores e os rins. As manifestações mais frequentes nas vias aéreas são estenose subglótica e inflamações, estenoses da traqueia e dos brônquios. A visualização endoscópica das vias aéreas é a melhor ferramenta para avaliação, diagnóstico e manejo dessas alterações. OBJETIVOS: Descrever as alterações endoscópicas encontradas na mucosa das vias aéreas de um grupo de pacientes com GW submetido à broncoscopia no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (HC-FMUSP) e relatar as intervenções terapêuticas broncoscópicas utilizadas em alguns casos. MÉTODOS: Foram estudados 15 pacientes com diagnóstico de GW provenientes do Ambulatório de Vasculites da Disciplina de Pneumologia do HC-FMUSP, encaminhados para a realização de broncoscopia no serviço de Endoscopia Respiratória do HC-FMUSP no período de 2003 a 2007. RESULTADOS: Dos 15 pacientes avaliados, 11 eram mulheres (73,33%) com idade média de 34 ± 11,5 anos. Foram encontradas alterações das vias aéreas em 80% dos pacientes, e o achado endoscópico mais frequente foi estenose subglótica (n = 6). Realizou-se broncoscopia terapêutica em três pacientes com estenose subglótica e em outros três com estenose brônquica, todos apresentando bons resultados. CONCLUSÃO: A broncoscopia permite diagnóstico, acompanhamento e tratamento das lesões de vias aéreas na GW, constituindo-se um recurso terapêutico pouco invasivo em casos selecionados.

Role of soluble triggering receptor expressed on myeloid cells-1 for diagnosing ventilator-associated pneumonia after cardiac surgery: an observational study

Abstract Background The diagnosis of ventilator-associated pneumonia (VAP) is a challenge, particularly after cardiac surgery. The use of biological markers of infection has been suggested to improve the accuracy of VAP diagnosis. We aimed to evaluate the usefulness of soluble triggering receptor expressed on myeloid cells (sTREM)-1 in the diagnosis of VAP following cardiac surgery. Methods This was a prospective observational cohort study of children with congenital heart disease admitted to the pediatric intensive care unit (PICU) after surgery and who remained intubated and mechanically ventilated for at least 24 hours postoperatively. VAP was defined by the 2007 Centers for Disease Control and Prevention criteria. Blood, modified bronchoalveolar lavage (mBAL) fluid and exhaled ventilator condensate (EVC) were collected daily, starting immediately after surgery until the fifth postoperative day or until extubation for measurement of sTREM-1. Results Thirty patients were included, 16 with VAP. Demographic variables, Pediatric Risk of Mortality (PRISM) and Risk Adjustment for Congenital Heart Surgery (RACHS)-1 scores, duration of surgery and length of cardiopulmonary bypass were not significantly diferent in patients with and without VAP. However, time on mechanical ventilation and length of stay in the PICU and in the hospital were significantly longer in the VAP group. Serum and mBAL fluid sTREM-1 concentrations were similar in both groups. In the VAP group, 12 of 16 patients had sTREM-1 detected in EVC, whereas it was undetectable in all but two patients in the non-VAP group over the study period (p = 0.0013) (sensitivity 0.75, specificity 0.86, positive predictive value 0.86, negative predictive value 0.75, positive likelihood ratio (LR) 5.25, negative LR 0.29). Conclusion Measurement of sTREM-1 in EVC may be useful for the diagnosis of VAP after cardiac surgery.

Ovariectomized OVA-sensitized mice display increased frequency of CD4+Foxp3+ T regulatory cells in the periphery

It is well established that female sex hormones have a pivotal role in inflammation. For instance, our group has previously reported that estradiol has proinflammatory actions during allergic lung response in animal models. Based on these findings, we have decided to further investigate whether T regulatory cells are affected by female sex hormones absence after ovariectomy. We evaluated by flow cytometry the frequencies of CD4+Foxp3+ T regulatory cells (Tregs) in central and peripheral lymphoid organs, such as the thymus, spleen and lymph nodes. Moreover, we have also used the murine model of allergic lung inflammation a to evaluate how female sex hormones would affect the immune response in vivo. To address that, ovariectomized or sham operated female Balb/c mice were sensitized or not with ovalbumin 7 and 14 days later and subsequently challenged twice by aerosolized ovalbumin on day 21. Besides the frequency of CD4+Foxp3+ T regulatory cells, we also measured the cytokines IL-4, IL-5, IL-10, IL-13 and IL-17 in the bronchoalveolar lavage from lungs of ovalbumine challenged groups. Our results demonstrate that the absence of female sex hormones after ovariectomy is able to increase the frequency of Tregs in the periphery. As we did not observe differences in the thymus-derived natural occurring Tregs, our data may indicate expansion or conversion of peripheral adaptive Tregs. In accordance with Treg suppressive activity, ovariectomized and ovalbumine-sensitized and challenged animals had significantly reduced lung inflammation. This was observed after cytokine analysis of lung explants showing significant reduction of pro-inflammatory cytokines, such as IL-4, IL-5, IL-13 and IL-17, associated to increased amount of IL-10. In summary, our data clearly demonstrates that OVA sensitization 7 days after ovariectomy culminates in reduced lung inflammation, which may be directly correlated with the expansion of Tregs in the periphery and further higher IL-10 secretion in the lungs.

Metformin attenuates the exacerbation of the allergic eosinophilic inflammation in high fat-diet-induced obesity in mice

A positive relationship between obesity and asthma has been well documented. The AMP-activated protein kinase (AMPK) activator metformin reverses obesity-associated insulin resistance (IR) and inhibits different types of inflammatory responses. This study aimed to evaluate the effects of metformin on the exacerbation of allergic eosinophilic inflammation in obese mice. Male C57BL6/J mice were fed for 10 weeks with high-fat diet (HFD) to induce obesity. The cell infiltration and inflammatory markers in bronchoalveolar lavage (BAL) fluid and lung tissue were evaluated at 48 h after ovalbumin (OVA) challenge. HFD obese mice displayed peripheral IR that was fully reversed by metformin (300 mg/kg/day, two weeks). OVA-challenge resulted in higher influx of total cell and eosinophils in lung tissue of obese mice compared with lean group. As opposed, the cell number in BAL fluid of obese mice was reduced compared with lean group. Metformin significantly reduced the tissue eosinophil infiltration and prevented the reduction of cell counts in BAL fluid. In obese mice, greater levels of eotaxin, TNF-α and NOx, together with increased iNOS protein expression were observed, all of which were normalized by metformin. In addition, metformin nearly abrogated the binding of NF-κB subunit p65 to the iNOS promoter gene in lung tissue of obese mice. Lower levels of phosphorylated AMPK and its downstream target acetyl CoA carboxylase (ACC) were found in lung tissue of obese mice, which were restored by metformin. In separate experiments, the selective iNOS inhibitor aminoguanidine (20 mg/kg, 3 weeks) and the anti-TNF-α mAb (2 mg/kg) significantly attenuated the aggravation of eosinophilic inflammation in obese mice. In conclusion, metformin inhibits the TNF-α-induced inflammatory signaling and NF-κB-mediated iNOS expression in lung tissue of obese mice. Metformin may be a good pharmacological strategy to control the asthma exacerbation in obese individuals.

Sprühgetrocknete Polylaktid, Poly(laktid-co-glykolid) Mikropartikel zur Steuerung der Freisetzung aus pulmonalen Arzneiformen

Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel, pharmazeutisch-technologische Möglichkeiten der Retardierung bei ausgewählten Antiasthmatika zur pulmonalen Applikation anzuwenden. Dafür sollten Mikropartikel hergestellt und pharmazeutisch sowie biopharmazeutisch charakterisiert werden. Als Modellsubstanzen werden das Glukokortikoid Budesonid und das β2-Sympathomimetikum Salbutamol in Form seiner Base und seines Salzes verwendet. Die Auswahl erfolgt nach physikochemischen (Lipophilie, Molekulargewicht) und therapeutischen (Halbwertszeit der Wirkung, Applikationsfrequenz) Gesichtspunkten. Mikropartikel auf Polymerbasis ermöglichen eine kontrollierte Freigabe der Arzneistoffe über einen vorausbestimmten Zeitraum. Es erfolgt die Auswahl physiologisch unbedenklicher Hilfsstoffe (Polylaktide R 202H/ Poly(laktid-co-glykolide) RG 502H, RG 752-S) mit unterschiedlichen Anteilen an Coglykolid sowie unterschiedlichen Molekulargewichten, die sich prinzipiell zur Verzögerung der Freisetzung eignen und sich bei der parenteralen Applikation bereits bewährt haben. Die Sprühtrocknung wird als geeignetes pharmazeutisch-technologisches Verfahren zur Präparation von Mikropartikeln im Teilchengrößenbereich von 1- 10 Mikrometern beschrieben, welche den Wirkstoff mit möglichst hoher Beladung verkapselt. Die sprühgetrockneten Pulver sollen pharmazeutisch physikochemisch mittels Rasterelektronenmikroskopie (Morphologie), Laserdiffraktometrie (Teilchengrößenverteilung), DSC und Röntgenpulverdiffraktometrie (thermisches Verhalten) und mittels Stickstoff-Tief-Temperatur Adsorptionsverfahren (spezifische Oberfläche) charakterisiert werden. Zusätzlich wird die Wirkstoffbeladung der sprühgetrockneten Polymer-Mikropartikel mittels HPLC ermittelt. Die biopharmazeutische Charakterisierung der sprühgetrockneten Pulver erfolgt über die in-vitro Freigabekinetik und die Stabilität der Mikropartikel. Zusätzlich werden Versuche an Zellkulturen und in-vivo Versuche an Mäusen durchgeführt, um die Effekte der sprühgetrockneten Mikropartikel und des Hilfsstoffs hinsichtlich der Freisetzungsretardierung zu testen. Bei den in-vivo Versuchen werden der Atemwegswiderstand und die Verlängerung der exspiratorischen Phase (penh) als Parameter für einen antiasthmatischen Effekt gewählt. Die Lungenlavage Flüssigkeit wird zusätzlich überprüft. Die Ergebnisse zeigen, dass es mit Hilfe der Sprühtrocknung möglich ist, Polymer-Mikropartikel herzustellen, die aufgrund ihrer Partikelgröße von d50 ≤ 5,8 µm fähig sind, die unteren Abschnitte der Lunge zu erreichen. Die Morphologie der Mikropartikel ist abhängig vom zu versprühenden Produkt. Thermodynamisch und röntgenpulverdiffraktometrisch betrachtet handelt es sich um amorphe Produkte, die aber über lange Zeit in diesem Zustand stabil sind. Die Wiederfindung der eingesetzten Arzneistoffmenge in den sprühgetrockneten Polymer-Mikropartikeln und die Freigabeversuche zur Charakterisierung der Retardierungseigenschaften der verwendeten Polymere ergeben, dass es mit Hilfe der Sprühtrocknung von Budesonid und Salbutamol mit den Polymeren möglich ist, retardierende Mikropartikel herzustellen. Die Wiederfindung von Budesonid und Salbutamol in den sprühgetrockneten Polymer-Mikropartikeln entspricht nahezu der eingesetzten Menge. Bei Salbutamolsulfat ist dies nicht der Fall. In Zellkulturversuchen der murinen Zellinie RAW 264.7 ergaben sich Hinweise darauf, dass bei Konzentrationen von 10-6 M und 10-8 M, die Downregulation der IL-6 Konzentration durch die Sprüheinbettung von 9,1 % Budesonid mit PLGA in stärkerem Ausmaß erfolgte, als bei unverkapseltem Budesonid. Zusätzlich wurden in-vivo Versuche mit intranasaler und intraperitonealer Gabe durchgeführt. Die Budesonid-Polymer Sprüheinbettung wurde mit unverkapseltem Budesonid vergleichen. Nach intraperitonealer Gabe hatte die Sprüheinbettung mit Budesonid die besten Effekte hinsichtlich der Unterdrückung des penh und des Atemwegswiderstands auch bei steigenden Metacholinkonzentrationen. Die Auswertung der Lungenlavage Flüssigkeit zeigt sehr deutlich die Downregulation der IL-6 Konzentration in der Lunge durch die Sprüheinbettung mit Budesonid. Zur Zeit werden Vorbereitungen getroffen, ein Gerät zu testen, das in der Lage ist, ein Mikrospray zu generieren, so dass eine intratracheale Verabreichung möglich wäre.

Der Einfluss von TGF-beta1 auf regulatorische T-Zellen in einem murinen Modell für Asthma

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Einfluss von regulatorischen T-Zellen (Treg) auf die Pathogenese des Asthmas in einem murinen Modell zu untersuchen. Es konnte gezeigt werden, dass die Co-Expression von TGF-ß1 und IL-10 auf Treg notwendig ist, um im Tiermodell vor einer Atemwegs-Hyperreagibilität (AHR) zu schützen. Natürliche Treg konnten keinen Schutz vermitteln. Weiterhin wurde gezeigt, dass der Schutz vor AHR durch TGF-ß1 über Empfänger T-Zellen vermittelt wird. Dabei reichte die alleinige Anwesenheit von TGF-ß1 nicht aus, vielmehr musste das Zytokin von Treg exprimiert werden. Ein Einfluss von TGF-ß1 überexprimierenden Treg auf die peribronchiale Entzündung konnte nicht festgestellt werden, wohingegen adoptiver Transfer von natürlichen Treg die Eosinophilen Anzahl in der Bronchiallavage signifikant verringern konnte. Dabei korrelierte die Eosinophilie mit den IL-5 Spiegeln in der Bronchiallavage. In dieser Arbeit konnte also eine Entkopplung der Mechanismen von AHR und Entzündung festgestellt werden. Die weitere Aufklärung der Mechanismen der Suppression der AHR durch TGF-ß1 und IL-10 produzierende Treg könnte daher die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze bei Atemwegserkrankungen ermöglichen.

Über das Vermessen tubulärer Strukturen in der Computertomographie

Die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (engl. chronic obstructive pulmonary disease, COPD) ist ein Überbegriff für Erkrankungen, die zu Husten, Auswurf und Dyspnoe (Atemnot) in Ruhe oder Belastung führen - zu diesen werden die chronische Bronchitis und das Lungenemphysem gezählt. Das Fortschreiten der COPD ist eng verknüpft mit der Zunahme des Volumens der Wände kleiner Luftwege (Bronchien). Die hochauflösende Computertomographie (CT) gilt bei der Untersuchung der Morphologie der Lunge als Goldstandard (beste und zuverlässigste Methode in der Diagnostik). Möchte man Bronchien, eine in Annäherung tubuläre Struktur, in CT-Bildern vermessen, so stellt die geringe Größe der Bronchien im Vergleich zum Auflösungsvermögen eines klinischen Computertomographen ein großes Problem dar. In dieser Arbeit wird gezeigt wie aus konventionellen Röntgenaufnahmen CT-Bilder berechnet werden, wo die mathematischen und physikalischen Fehlerquellen im Bildentstehungsprozess liegen und wie man ein CT-System mittels Interpretation als lineares verschiebungsinvariantes System (engl. linear shift invariant systems, LSI System) mathematisch greifbar macht. Basierend auf der linearen Systemtheorie werden Möglichkeiten zur Beschreibung des Auflösungsvermögens bildgebender Verfahren hergeleitet. Es wird gezeigt wie man den Tracheobronchialbaum aus einem CT-Datensatz stabil segmentiert und mittels eines topologieerhaltenden 3-dimensionalen Skelettierungsalgorithmus in eine Skelettdarstellung und anschließend in einen kreisfreien Graphen überführt. Basierend auf der linearen System Theorie wird eine neue, vielversprechende, integral-basierte Methodik (IBM) zum Vermessen kleiner Strukturen in CT-Bildern vorgestellt. Zum Validieren der IBM-Resultate wurden verschiedene Messungen an einem Phantom, bestehend aus 10 unterschiedlichen Silikon Schläuchen, durchgeführt. Mit Hilfe der Skelett- und Graphendarstellung ist ein Vermessen des kompletten segmentierten Tracheobronchialbaums im 3-dimensionalen Raum möglich. Für 8 zweifach gescannte Schweine konnte eine gute Reproduzierbarkeit der IBM-Resultate nachgewiesen werden. In einer weiteren, mit IBM durchgeführten Studie konnte gezeigt werden, dass die durchschnittliche prozentuale Bronchialwandstärke in CT-Datensätzen von 16 Rauchern signifikant höher ist, als in Datensätzen von 15 Nichtrauchern. IBM läßt sich möglicherweise auch für Wanddickenbestimmungen bei Problemstellungen aus anderen Arbeitsgebieten benutzen - kann zumindest als Ideengeber dienen. Ein Artikel mit der Beschreibung der entwickelten Methodik und der damit erzielten Studienergebnisse wurde zur Publikation im Journal IEEE Transactions on Medical Imaging angenommen.

Die Beeinflussung einer Th2-Zell-vermittelten Immunantwort durch Interleukin-1-alpha am Beispiel des murinen allergischen Asthmas

Dass durch IL-1α die Th1-vermittelte Immunreaktion der kutanen Leishmaniasis beeinflusst werden kann, konnte unsere Arbeitsgruppe bereits zeigen. Daran anknüpfend war das Ziel meiner Dissertation zu prüfen, ob sich diese Erkenntnisse im Modell des murinen allergischen Asthmas reproduzieren lassen, auch im Sinne eines zukünftigen therapeutischen Nutzens für die Behandlung dieser epidemiologisch hochrelevanten Erkrankung. Daneben sollte die Verwendung der gesamten murinen Lunge als Quelle für Untersuchungsmaterial erschlossen werden. Zu diesem Zweck wurden bei BALB/c Mäusen ein (OVA)/Alum-induziertes allergisches Asthma in Gegenwart oder Abwesenheit von IL-1α generiert. Anschließend wurde eine broncheoalveoläre Lavage (BAL) durchgeführt, bzw. die komplette linke Lunge gewonnen und prozessiert. Der Einfluss von IL-1α auf den Phänotyp der Th2-vermittelten Immunantwort ließ sich auf zytomorphologischer, durchflusszytometrischer und Zytokin-Ebene nachweisen. So zeigte ein Teil unserer Ergebnisse, dass nach der frühen Gabe eine Tendenz zur Verlagerung des Gewichtes der Abwehrreaktion von Th2 in Richtung Th1 besteht. Ebenso fanden sich Hinweise für eine relative Augmentation der Th2-Antwort durch den Einsatz von IL-1α zu einem späteren Zeitpunkt. Eine absolute Verstärkung der Th2-Reaktion auf OVA durch IL-1α konnten wir nicht messen. Hier scheint mit OVA allein schon eine maximale Ausprägung erreicht zu sein. Neben den Th1/Th2-Effekten wurden auch einige gegenläufige Beobachtungen gemacht, welche nicht a priori durch das Th1/Th2-Paradigma zu erklären sind, sondern den Einfluß von IL-1α auf andere Systeme belegen, wie z. B. die Wirkung auf CCL28 und regulatorische T-Zellen. Für die Gewinnung von inflammatorischen Zellen aus der kompletten Lunge und deren weitere Untersuchung konnten wir eine Methode entwickeln und standardisieren, welche relativ einfach in der Durchführung ist und zuverlässig eine im Verhältnis zur BAL hohe Zellzahl liefert, was wiederum ein breites Spektrum an weiteren Untersuchungen erlaubt. Durch den Vorgang der mechanischen und enzymatischen Prozessierung scheinen die funktionellen Eigenschaften der Zellen nicht wesentlich beeinträchtigt zu sein. Der Einsatz von IL-1α resultierte letztendlich in einem Mischbild an hervorgerufenen Veränderungen und es bedarf noch weiterer Studien, um die unterschiedlichen induzierten Mechanismen sauber voneinander zu trennen und den therapeutischen Nutzen von IL-1α im allergischen Asthma zu evaluieren.