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.

Das Interleukin-1Beta-Rezeptor-Homolog im Modifizierten Vakziniavirus Ankara (MVA) - Charakterisierung und möglicher Einfluss auf MVA-basierte Impfvektoren

MVA ist ein attenuiertes Vakziniavirus, das durch wiederholte Passagierung von Chorioallantoisvirus Ankara auf Hühnerembryofibroblasten gewonnen wurde. Es ist bis auf wenige Ausnahmen nicht mehr in der Lage, in Säugerzellen zu replizieren, zeigt aber dennoch eine vollständige virale Proteinexpression und induziert nach Immunisierung eine zu VACV vergleichbare Immunantwort. Aus diesem Grund wurde es bereits als Impfstoff gegen die menschliche Pockenerkrankung eingesetzt, ohne hierbei die bei den klassischen Impfviren beobachtbaren Nebenwirkungen hervorzurufen. Das Genom von MVA enthält jedoch noch Immunmodulatoren, deren Deletion Ansatzpunkt für die weitere Verbesserung des Impfstoffes sein kann. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine Deletionsmutante untersucht, bei der das Gen für den Interleukin-1β Rezeptor (IL-1βR) deletiert ist (MVA ΔIL-1βR). Es konnte nachgewiesen werden, dass der IL-1βR in murinen als auch in humanen Zellen exprimiertes IL-1β bindet und somit inaktiviert. Des Weiteren wurde gefunden, dass MVA in der Lage ist, IL-1β in antigenpräsentierenden Zellen zu induzieren, welches aber durch die Neutralisierung aufgrund des IL-1βR nur transient nachzuweisen war. Im Gegensatz dazu induzierte MVA ΔIL-1βR eine anhaltende und um ein Vielfaches erhöhte Sekretion an IL-1β. Untersuchungen in antigenpräsentierenden Zellen aus knock-out Mäusen, die verschiedene Defizienzen in den Signalwegen zur IL-1β-Induktion trugen, zeigten, dass die Sekretion von IL-1β von Caspase-1 abhängig war, welches wahrscheinlich aus der vorgeschalteten Aktivierung der NLRP3- und/oder AIM2-Inflammasomen resultierte. Interessanterweise wurden auch Caspase-1 unabhängige Mechanismen beobachtet, die auf eine Inflammasom-unabhängige IL-1β-Induktion hinweisen könnten. In Bezug auf die Immunaktivierung führte die vermehrte Sekretion von IL-1β durch MVA ΔIL-1βR vermutlich zu einer verbesserten Antigenpräsentation, die die nachfolgende T-Zellantwort beeinflusste. In Übereinstimmung mit bereits veröffentlichten Daten wurde nach Immunisierung mit MVA ΔIL-1βR eine effektivere Gedächtnis-T-Zellantwort festgestellt, deren Charakteristika und zu Grunde liegenden Mechanismen hier untersucht wurden. Jedoch konnten weder Unterschiede in weiteren pro-inflammatorischen Zytokinmustern noch im Verlauf insbesondere der CD8+ T-Zell-Aktivierung und -erhaltung zwischen MVA und MVA ΔIL-1βR beobachtet werden. Als mögliche weitere Ursache für die veränderte Gedächtnis-T-Zellantwort könnte daher eine vermehrte Stimulation durch antigenpräsentierende Zellen und eine IL-21-vermittelte bessere Unterstützungsfunktion der CD8+ Gedächtnis-T-Zellen durch CD4+ T-Zellen in Frage kommen. Zusammenfassend konnten hier neue molekulare Mechanismen, die zur Induktion von IL-1β nach einer MVA-Infektion führen, aufgedeckt werden. Darüber hinaus existieren bereits erste Hinweise auf einen Vorteil der Deletion des IL-1βR für MVA-basierte Vektorimpfstoffe. Die vorliegende Arbeit hat weitere Daten erhoben, die das Erzielen verbesserter Immunantworten nach Immunisierung mit MVA ΔIL-1βR unterstützen, woraus sich neue Ansätze für die Entwicklung MVA-basierter Impfstoffe ergeben könnten.

Die Rolle von Interleukin-22 bei Asthma bronchiale

Interleukin (IL)-22 ist ein Effektorzytokin, das von Zellen des Immunsystems produziert wird und auf Epithelzellen wirkt. Es nimmt eine duale Rolle ein, indem es abhängig vom Gewebe und Zytokinmilieu entweder entzündungsfördernden oder entzündungshemmenden Einfluss ausübt. Über seine Wirkung bei Asthma bronchiale ist bislang noch wenig bekannt. In der vorliegenden Arbeit konnten in einem murinen Modell der allergischen Atemwegsentzündung lymphoide Zellen des angeborenen Immunsystems als Hauptproduzenten für IL-22 detektiert werden, die bislang noch nicht im Zusammenhang mit Asthma bronchiale beschrieben wurden. Es konnte gezeigt werden, dass IL-22- defiziente Mäuse eine verstärkte Atemwegsentzündung entwickelten und sich die IL-22-Defizienz in diesem Modell entzündungsfördernd auf die induzierte Atemwegsentzündung auswirkte. Mit Hilfe einer murinen bronchialen Epithelzelllinie wurden die Mechanismen des IL-22 und die Expression Asthma-relevanter Mediatoren untersucht. Der beobachtete inhibierende IL-22-Effekt ließ sich mit Hilfe seines natürlichen Antagonisten IL-22BP neutralisieren. Diese entzündungshemmende Wirkung des IL-22 konnte ebenfalls in Wildtyp-Mäusen, denen rekombinantes IL-22 intratracheal verabreicht worden war, bestätigt werden.

Cancer and aging: a multidisciplinary medicinal chemistry approach on relevant biological targets such as proteasome, sirtuins and interleukin 6

It is well known that ageing and cancer have common origins due to internal and environmental stress and share some common hallmarks such as genomic instability, epigenetic alteration, aberrant telomeres, inflammation and immune injury. Moreover, ageing is involved in a number of events responsible for carcinogenesis and cancer development at the molecular, cellular, and tissue levels. Ageing could represent a “blockbuster” market because the target patient group includes potentially every person; at the same time, oncology has become the largest therapeutic area in the pharmaceutical industry in terms of the number of projects, clinical trials and research and development (R&D) spending, but cancer remains one of the leading causes of mortality worldwide. The overall aim of the work presented in this thesis was the rational design of new compounds able to modulate activity of relevant targets involved in cancer and aging-related pathologies, namely proteasome and immunoproteasome, sirtuins and interleukin 6. These three targets play different roles in human cells, but the modulation of its activity using small molecules could have beneficial effects on one or more aging-related diseases and cancer. We identified new moderately active and selective non-peptidic compounds able to inhibit the activity of both standard and immunoproteasome, as well as novel and selective scaffolds that would bind and inhibit SIRT6 selectively and can be used to sensitize tumor cells to commonly used anticancer agents such gemcitabine and olaparib. Moreover, our virtual screening approach led us also to the discovery of new putative modulators of SIRT3 with interesting in-vitro and cellular activity. Although the selectivity and potency of the identified chemical scaffolds are susceptible to be further improved, these compounds can be considered as highly promising leads for the development of future therapeutics.

Response of interleukin-6 during euglycaemic and hyperglycaemic exercise in patients with type 1 diabetes mellitus

The aim of this randomized, single-blinded cross-over study was to investigate the response of interleukin-6 (IL-6) during moderate aerobic exercise in stable euglycaemia and hyperglycaemia in seven male patients with type 1 diabetes mellitus. IL-6 increased significantly over the entire study period in euglycaemia, but not in hyperglycaemia.

Efficacy of rituximab and cladribine in patients with chronic lymphocytic leukemia and feasibility of stem cell mobilization: a prospective multicenter phase II trial (protocol SAKK 34/02)

This phase II trial investigated rituximab and cladribine in chronic lymphocytic leukemia. Four induction cycles, comprising cladribine (0.1 mg/kg/day days 1-5, cycles 1-4) and rituximab (375 mg/m(2) day 1, cycles 2-4), were given every 28 days. Stem cell mobilization (rituximab 375 mg/m(2) days 1 and 8; cyclophosphamide 4 g/m(2) day 2; and granulocyte colony-stimulating factor 10 microg/kg/day, from day 4) was performed in responders. Of 42 patients, nine achieved complete remission (CR), 15 very good partial remission, and two nodular partial remission (overall response rate 62%). Stem cell mobilization and harvesting (> or = 2 x 10(6) stem cells/kg body weight) were successful in 12 of 20 patients. Rituximab infusion-related adverse events were moderate. The main grade 3/4 adverse events during induction were neutropenia and lymphocytopenia. Rituximab plus cladribine was effective; however, the CR rate was modest and stem cell harvest was impaired in a large number of responding patients.

Anti-interleukin-5 antibody treatment (mepolizumab) in active eosinophilic oesophagitis: a randomised, placebo-controlled, double-blind trial

Eosinophilic oesophagitis (EoO) is a clinicopathological condition defined by proton pump inhibitor-refractory oesophageal symptoms combined with oesophageal eosinophilia. The pharmacodynamic effect of mepolizumab (a humanised anti-interleukin-5 monoclonal antibody) in EoO was evaluated.

Self-efficacy buffers the relationship between dementia caregiving stress and circulating concentrations of the proinflammatory cytokine interleukin-6

the proinflammatory cytokine interleukin (IL)-6 has been linked with health morbidity, particularly risk for cardiovascular disease (CVD). The purpose of this study was to investigate the potential protective role of coping self-efficacy on the relationship between caregiving stress and circulating concentrations of IL-6.

Dose-response effect of interleukin (IL)-1beta, tumour necrosis factor (TNF)-alpha, and interferon-y on the in vitro production of epithelial neutrophil activating peptide-78 (ENA-78), IL-8, and IL-6 by human endometrial stromal cells

The production of epithelial neutrophil activating peptide-78 (NA-78) and the interleukins IL-8 and IL-6 by endometrial stromal cells is stimulated by pro-inflammatory interleukin-1 (IL-1) and tumour necrosis factor-α (TNF-α). IL-8 is suggested to play a role in the pathogenesis of endometriosis, and in these women the peritoneal fluid concentrations of ENA-78 and IL-8 are increased. TNF-α has been tested together with interferon-γ because of their cooperative stimulation of IL-6. The release of IL-8, however, is inhibited with increasing interferon levels. The aim of the study was the analysis of the production of ENA-78, IL-6 and IL-8 by cultured human endometrial stromal cells in the presence of varying concentrations of IL-1β, TNF-α, and interferon-γ.

Peroxisome proliferating activating receptor gamma-independent attenuation of interleukin 6 and interleukin 8 secretion from primary endometrial stromal cells by thiazolidinediones

To assess the effect of thiazolidinediones on the regulation of inflammatory cytokines related to endometriosis in endometrial tissue and determine whether these effects occur via activation of the peroxisome proliferating activating receptor gamma (PPAR)-γ.

Interleukin-6, -7, -8 and -10 predict outcome in acute myocardial infarction complicated by cardiogenic shock

The IABP-SHOCK-trial was a morbidity-based randomized controlled trial in patients with infarction-related cardiogenic shock (CS), which used the change of the quantified degree of multiorgan failure as determined by APACHE II score over a 4-day period as primary outcome measure. The prospective hypothesis was that adding IABP therapy to "standard care" would improve CS-triggered multi organ dysfunction syndrome (MODS). The primary endpoint showed no difference between conventionally managed cardiogenic shock patients and those with IABP support. In an inflammatory marker substudy, we analysed the prognostic value of interleukin (IL)-1β, -6, -7, -8, and -10 in patients with acute myocardial infarction complicated by cardiogenic shock.

Impaired hepatic removal of interleukin-6 in patients with liver cirrhosis

Systemic concentrations of interleukin-6 (IL-6) are elevated in patients with liver cirrhosis, and impaired hepatic uptake of IL-6 was suggested to contribute to higher levels in these patients. To test this hypothesis IL-6 was measured in portal venous serum (PVS), hepatic venous serum (HVS) and systemic venous serum (SVS) of 41 patients with liver cirrhosis and four patients with normal liver function. IL-6 was higher in PVS than HVS of all blood donors and about 43% of portal vein derived IL-6 was extracted by the healthy liver, and 6.3% by the cirrhotic liver demonstrating markedly impaired removal of IL-6 by the latter. Whereas in patients with CHILD-PUGH stage A IL-6 in HVS was almost 25% lower than in PVS, in patients with CHILD-PUGH stage C IL-6 was similarly abundant in the two blood compartments. Ascites is a common complication in cirrhotic patients and was associated with higher IL-6 levels in all blood compartments without significant differences in hepatic excretion. Hepatic venous pressure gradient did not correlate with the degree of hepatic IL-6 removal excluding hepatic shunting as the principal cause of impaired IL-6 uptake. Furthermore, patients with alcoholic liver cirrhosis had higher IL-6 in all blood compartments than patients with cryptogenic liver cirrhosis. Aetiology of liver cirrhosis did not affect hepatic removal rate indicating higher IL-6 synthesis in patients with alcoholic liver cirrhosis. In summary, the current data provide evidence that impaired hepatic removal of IL-6 is explained by hepatic shunting and liver dysfunction in patients with liver cirrhosis partly explaining higher systemic levels.