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Induktion von Matrixmetalloproteinasen und Interleukin-18 durch Borrelia burgdorferi in vivo und in vitro (2002)

Art

Hochschulschrift

Autor

Unsicker, Catrin

Quelle

Berlin, 2002 — 89 Seiten

Verweise

URL (Volltext): http://www.diss.fu-berlin.de/diss/receive/FUDISS_thesis_000000000744

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Abstract / Zusammenfassung

Der Erreger der Lyme-Borreliose Borrelia burgdorferi ist in der Lage, über viele, großteils noch ungeklärte Pathogenitätsmechanismen ein multisystemisches Krankheitsbild mit Beteiligung von Haut, Bewegungsapparat, Herz und Nervensystem zu verursachen. Die spezifische Immunantwort gegen B. burgdorferi ist durch eine präferentielle Th1-Antwort mit Produktion von IFN-gamma gekennzeichnet. IL-18 ist bekannt als IFN-gamma induzierender Faktor. In der Arbeit wurde deshalb die Rolle von IL-18 bei der Lyme-Borreliose untersucht. Darüber hinaus ist es bis heute nicht klar, wie sich die Borrelien innerhalb des Wirtsorganismus ausbreiten. Die mögliche Induktion von MMPs durch B. burgdorferi wurde deshalb näher untersucht. Anhand der Untersuchung von 100 Seren von Lyme-Borreliose-Patienten (Lyme-Arthritis n = 65; andere Manifestationsformen n = 35) mittels ?Enzyme-linked immunosorbent assay? (ELISA) konnte gezeigt werden, dass bei Borreliosepatienten im Vergleich zu Normalspenderseren (n = 37) signifikant erhöhte IL-18-Konzentrationen im Serum vorliegen. MMP-1 und MMP-3 sowie deren physiologischer Antagonist TIMP-1 zeigten keine Unterschiede in Seren von Lyme-Borreliose-Patienten verglichen mit Seren von gesunden Spendern. Der signifikante Anstieg von IL-18 in Seren von Patienten mit Lyme-Borreliose weist auf eine pathophysiologische Rolle dieses Zytokins hin. Zusätzliche Untersuchungen müssen zeigen, ob IL-18 als Marker in der Diagnose und Therapie der Lyme-Borreliose dienen kann. Die potentielle Sekretion und Induktion von IL-18, verschiedener MMPs und TIMP-1 bei der Lyme-Arthritis wurde anhand eines neuen dreidimensionalen Zellkulturmodells untersucht. 19 humane Synovialgewebsproben wurden mit B. burgdorferi infiziert und bis zu 72 Stunden inkubiert. Immunhistochemisch konnte nachgewiesen werden, dass die Borrelien in das Synovialgewebe einwandern. Im Überstand wurden Proteinkonzentrationen von IL-18, MMP-1, MMP-3 und TIMP-1 mittels ELISA gemessen. MMP-2 und MMP-9 wurde zymographisch nachgewiesen. Aus den Geweben wurde darüber hinaus mittels semiquantitativer Realtime-PCR die Induktion von TNF-alpha, IL-1beta, IL-18, MMP-1, MMP-2, MMP-3 und MMP-9 bestimmt. In infizierten Kulturen war nach 72 Stunden im Verhältnis zur Konzentration nach 24 Stunden die 1,3fache Menge an IL-18 vorhanden. MMP-1 stieg im Vergleich zu den Kontrollen an, jedoch konnte auch in uninfizierten Kontrollen ein geringgradiger Anstieg gemessen werden, bei MMP-3 war der Anstieg weniger ausgeprägt. TIMP-1 zeigte in infizierten Gewebekulturüberständen einen Abfall der Konzentrationen nach 72 Stunden. Die Ergebnisse der RT-PCR zeigten eine Induktion durch B. burgdorferi von MMP-1, MMP-3, TNF-alpha und IL-1beta. Zymographisch konnte ein geringgradiger Anstieg von MMP-9 in infizierten Kulturüberständen nachgewiesen werden, die Banden von MMP-2 waren in allen Kulturüberständen etwa gleich stark ausgeprägt. Spirochäten alleine produzierten weder MMP-2 noch MMP-9. Die mRNA-Analyse von IL-18 ergab kein eindeutiges Ergebnis der 4 Gewebepools, das gleiche gilt für MMP-2 und MMP-9. B. burgdorferi ist in der Lage, wirtseigene proteolytische Enzyme zu induzieren. Darüber hinaus wird die TIMP-1-Produktion reduziert, wodurch das normalerweise herrschende Gleichgewicht zwischen MMP-1 und TIMP-1 zu Gunsten von MMP-1 verschoben ist. Dieser Pathogenitätsmechanismus kann den Borrelien in vivo dazu dienen, Gewebebarrieren zu überwinden. Außerdem kann die lokale Freisetzung von MMPs zur Pathophysiologie der Lyme-Arthritis beitragen, wie es auch bei anderen entzündlichen Gelenkerkrankungen, beispielsweise der Rheumatoiden Arthritis, der Fall ist.