Auf dem Holzweg –das fehlgeleitete Immunsystem
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Auf dem Holzweg – das fehlgeleitete Immunsystem Ellebrecht D., Blessenohl M., Westermann J. Institut für Anatomie Universität zu Lübeck Histologisch unterscheiden sich gesunde und Colitis ulcerosa Lymphknoten Grundlagen Die Effizienz unseres Immunsystems beruht maßgeblich auf den T-Helfer Lymphozyten, die sich anhand der von ihnen sezernierten Zytokine (=Botenstoffe) in Typ 1 und Typ 2 T-Helfer Zellen unterteilen lassen. Somit ist diese Zellpopulation sowohl für die Abwehr der großen Anzahl von Krankheitserregern als auch für die Entstehung zahlreicher Autoimmunerkrankungen und Allergien verantwortlich. IFN-γ, IL-2 IL-2 TH1 IL-12 IL-4, IL10 T0 IL-4, IL-5 Antigen Präsentation Proliferation Keimzentrum Histologie: Zelluläre Immunantwort Autoimmunerkrankungen B-Zell Zone T-Zell Zone IFN-γ, IL-2 IL-4 TH-Differenzierung Colitis ulcerosa Keimzentrum B-Zell Zone T-Zell Zone 80 Humorale Immunantwort Allergien Art der Immunantwort Proliferation: Abb. 1: T-Helfer Lymphozyten Differenzierung So spielen diese T-Helfer Lymphozyten bei der Entstehung und Aufrechterhaltung der chronischen entzündlichen Darmerkrankung Colitis ulcerosa, die aus einer ungeklärten unkontrollierten Immunantwort in der Dickdarmschleimhaut resultiert, eine entscheidende Rolle. Langfristig führt diese Erkrankung zu irreversiblen Schäden und Funktionseinschränkungen des Dickdarms. Zusätzlich steigt das Risiko für die Entstehung eines Dickdarmkarzinoms mit zunehmender Erkrankungsdauer. Fragestellung 40 20 T-Zell Zone Keimzentren: B-Zell Zone Fläche: 51.253μm² Flächenanteil: 4,60% Fläche: 22.145μm² Flächenanteil: 1,00% Abb. 3: Histologische Darstellung der gesunden und Colitis ulcerosa Lymphknoten Mit Hilfe der Mikrodissektion können die Kompartimente des humanen Lymphknotens erstmalig getrennt untersucht werden 1000 T-Zell Zone CD3: T-Zell Marker CD19: B-Zell Marker CD3/CD19 Ratio 100 B-Zell Zone Keimzentrum Mit Hilfe einer empfindlichen Methodik, die in der Lage ist, auch geringste Zytokinspuren und somit die Aktivität der T-Helfer Zellen sowie ihr Zusammenspiel in den einzelnen Kompartimenten der gesunden und erkrankten Lymphknoten nachzuweisen, wollten wir in dieser Promotionsarbeit untersuchen: 10 T-Zell Zone B-Zell Zone Keimzentrum 1 T-Zell Zone 0,1 Gesund 1. Unterscheiden sich die drainierenden Lymphknoten bei Colitis ulcerosa im Vergleich zu Lymphknoten von gesunden Patienten? Methodik 60 0 Bisher konnte nicht geklärt werden, welcher Typ der T-Helfer Zellen für die unkontrollierte Immunantwort in der Dickdarmschleimhaut verantwortlich ist. Darüberhinaus sind die Lymphknoten als Schaltzentralen des Immunsystems bei dieser Erkrankung bezüglich der Zytokin-Expression nicht untersucht worden. 2. Wie verhalten sich die T-Helfer Lymphozyten in den Lymphknotenkompartimenten während der Immunantwort bei Colitis ulcerosa? mLK CU Proliferierende Zellen / 81200m² Hemmung Aktivierung Gesund B-Zell Zone CD3/CD19 Ratio > 1: Ausgeschnittenes Keimzentrum CD3/CD19 Ratio < 1: Abb. 4: Laser – Mikrodissektion eines Keimzentrums CU T-Zell Zone B-Zell Zone Keimzentrum Abb. 5: CD3/CD19 Ratio zur Kontrolle der Mikrodissektion Bei Colitis ulcerosa herrscht ein Ungleichgewicht zwischen den TH1 und TH2 Effektorzellen im mesenterialen Lymphknoten T-Zell Zone B-Zell Zone Keimzentrum Patientenaufklärung TH1 Zellen Probenentnahme Lymphknotenpräparation aus den Operationsresektaten bei einschlägig indizierten Operationen Kryosektion und immunhistologische Färbung TH2 Zellen IL-12p40 ↑ IFN-γ → IL-4 ↑ ↑ ↑ IL-5 IL-10 ↓ ↓ → → ↑ → → → → → Tab. 1: Vergleich der Zytokinexpression: Colitis ulcerosa vs. gesund Bei -20°C werden die Präparate zugeschnitten und die T-Zellen und die sich teilenden Zellen eingefärbt Schlussfolgerung Laser-Mikrodissektion Mit Hilfe eines Lasers werden bestimmte Areale des Lymphknotenschnitts unter dem Mikroskop ausgeschnitten. mRNA-Isolation und cDNA-Synthese Aus den Zellen der ausgeschnittenen Kompartimente wird die mRNA isoliert, aufgereinigt und in cDNA umgeschrieben Real-time PCR 1. Die Lymphknoten bei Colitis ulcerosa unterscheiden sich sowohl histologisch als auch in der Zytokinexpression deutlich von den Lymphknoten der gesunden Patienten 2. Es konnte erstmals gezeigt werden, dass in den human Lymphknoten die TH2 Zytokinexpression bei Colitis ulcerosa überwiegt: → TH2 Zytokine werden in der T-Zell Zone verstärkt exprimiert → TH1 Zytokinexpression ist in der B-Zell Zone vermindert Exponentielle Vermehrung der cDNA-Sequenzen, um geringste Spuren der TH1 und TH2 spezifischen Zytokine nachzuweisen Abb. 2: Versuchsaufbau 3. Die Ergebnisse können als Basis für neue Ansätze in der Diagnose und in der Therapie dienen
