Ursachen und Folgen von Parodontopathien

Ursachen und Folgen von Parodontopathien –
genetische, zellbiologische und biomechanische Aspekte
TP 1
Die Rolle Dendritischer Zellen bei chronischer Parodontitis
Jean-Pierre Allam & Natalija Novak
Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie, Universität Bonn
Fragestellung und Ziele
Welche Rolle spielen Dendritische Zellen (DZ) bei der chronischen Parodontitis (CP): 1. in der Initialphase, 2. für die chronische Manifestation und
Aktivierung von Th17 Zellen und die Entstehung von Autoreaktivität? Dabei sollen Subtypen dendritischer Zellen, Th17 sowie γδ-T Zellen im
entzündlichem Infiltrat in Abhängigkeit der Schwere und dem Stadium der Parodontitis charakterisiert werden. Ein besonderes Augenmerk soll auf die
funktionelle Relevanz von TLR4 auf oralen DZ bei der CP gerichtet werden.
Wissenschaftlicher Hintergrund und eigene Vorarbeiten
Die Atopische Dermatitis (AD) als
Modell chronischer Entzündung der Haut
Dendritische Zellen dirigieren T-Zellantworten
Inflammatorisch
Allergene
Regulatorisch
Modell der Pathophysiologie der Parodontitis
als chronische Entzündung der Gingiva
Bakterien
DZ
IL-12, IL-18
Bakterien
IFN-γ
Th2
Th2
IL-23
Th0
LZ
Th2
Th2
akute
Phase
Autoreaktivität
Rekrutierung
Blut
Th1
Th1
T
Th1
Th1
Th1
Th1
Fig. 1
Orale Langerhans Zellen exprimieren TLR2 und TLR4
Th17
Th17
Entzündung
T
Th1
Th1
pre
Haut
IDZ
Th2
Th2
Autoreaktivität
γ/δ
γ/δ
Th1
Th1
T
chronische
Phase
IL-17A, IL-17F
IL-22, IL-26, CCL22
RORCγτ
IL-23
T
TGF-β1, IL-10
Th17
Th17
IL-17A, IL-17F
IL-22, IL-26, CCL-22, RORCγt
Treg
Treg
Rekrutierung
Entzündung
Treg
Treg
Th2
Th2
TGF-β
IL-10
oLZ
Th2
Th2
IDEC
IL-6 + TGF-β
IL-4, IL-5
IL-13
Chronische Phase
Akute Phase
IL-10, TGF-β1
Th1
Th1
T
TLR4 Aktivierung auf oLZ induziert IL-10 und TGF-β produzierende Tregs
T
T
Blut
Fig. 2
T
Fig. 3
Hohe Menge Th17 Zellen in der Gingiva im Vergleich zur gesunden Haut
100
TLR4 Expression
% of Max
80
100000
20
0
3
4
20
5
10
10
<PE-A>: IgG
10
10
20
3
CD14
%
% of Max
CD14low/CD207+ 15
60
40
0.2±0.1%
6.1±1.2%
12.8±2.3%
0
2
0 10
3
4
5
10
10
<PE-A>: IgG
10
100
5
80
10
2
% of Max
<APC-Cy7-A>: CD14
80
104
relative mRNA
2
0 10
100
10
Erhöhte Th17 mRNA Expression in nichtentzündlicher Gingiva im Vergleich zu
gesunder Haut
TLR4-vermittelte TGF-β Produktion
25
40
74.9
CD4
10
4.32
CD14high/CD207+
60
Gate auf CD1a+ Zellen
5
2.69
0
0
103
104
<FITC-A>: CD207
Fig. 4
0
105
2
0 10
3
4
5
10
10
<PE-A>: IgG
+oLZ
10
TLR4
1000
100
10
+oLZ
+TLR4-ligation
TLR2
CD1a/TLR2
20
18.1
102
T
CD14neg/CD207+
60
40
0
10000
1
Haut
Fig. 5
TGF-β
Gingiva
Haut
IL-17A
Gingiva
Haut
IL-17F
Gingiva
Fig. 6
IL-22
Arbeitsprogramm
II. Chronische Phase der CP. Rekrutierung und Induktion von Th17
Porphyromonas gingivalis
IL-23 im Zellkulturüberstand oraler Mukosazellen
MC
Treg
Treg
pg/ml
IDZ
Th1
Th1
oDZ
Rekrutierung
pre
pre
Th2
Th2
Th17
Th17
TT
13.9%
10 3
20
0
Fig. 10
10 2
0
10 3
γ/δ-TCR
10 4
oDZ
0
60
10 2
100
40
10 3
<PE-Cy7-A>: IgG
10 4
10 5
60
10 2
10 3
<PE-A>: IgG
10 4
10 5
CD207
10 4
10
10 5
5.8%
60
IDZ
20
0
0
10 3
<APC-A>: IgG
40
20
0
10 2
80
40
20
0
100
83.5%
80
10 2
10 3
<PE-Cy7-A>: IgG
10 4
10 5
0
10 2
10 3
<APC-A>: IgG
10 4
10 3
10 2
10 5
10
10
3
35.4%
10 2
10 3
10 4
<FITC-A>: IL17
10 5
10
5
10
4
10 3
10
7.8%
10 2
10 2
10 3
10 4
<FITC-A>: IL17
10 5
0
10 2
10 3
10 4
<FITC-A>: IL17
CD209
CD207
4
5
10
10
50.7%
50.6%
4
3
2
0
0
10
2
3
4
10
<FITC-A>:
IL17 10
5
10
0
10
2
3
10
<FITC-A>:
IL17 10
4
10
5
IL-17F
Fig. 14
CD14
oLZ
6.0
Hsp60
5.0
4.5
4.0
relative mRNA
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
oLZlike DZ
4.0
3.0
Endotheliale
Mikropartikel
(EMP)
oDZ
2.0
1.0
0.5
TLR4
GG AP
CP GG AP CP
GG AP CP
0.0
GG
AP
CP
GG AP
CP
TLR4
siRNA
knock down
100
GG AP CP
IL-17F
IL-22
RORCγτ
IL-26
CCL22
in vitro
Modell
60
40
oLZ
0
Fig. 9
0
10 2
10 3
10 4
<PE-A>: IgG
Fig. 15
• Dendritische Zellen als Targetzellen gezielter anti-entzündlicher Therapie
20
GG=gesunde Gingiva, AP=akute Parodontitis, CP=chronische Parodontitis
Th17
Th17
Perspektiven
80
IL-17A
Th17
Th17
Th17
Th17
% of Max
relative mRNA
10
Entstehung der Autoreaktivität
CD11b
5.0
0.0
3
10
<FITC-A>:
IL17 10
10
5
Bedeutung Heat shock protein (Hsp)60 und Endothelial microparticles (EMP) für
Entstehung von Th17 T Zellen und Autoreaktivität # Vernetzung mit TP6
(kardiovaskuläre Risikofaktoren) und Z-Projekt (Patientendatenbank)
In vitro Modell für oLZ like DZ
CD206
3
Fig. 11
III. Entstehung der Autoreaktivität. Rolle von TLR4 bei der
Entstehung der chronischen Parodontitis und Autoreaktivität mit Hilfe von
siRNA knock down von TLR4 auf in vitro generierten oLZ-like DZ.
CD205
10
10
10 5
IL-17F
Unterschiede in der Th17 und RORCγπ mRNA Expression bei
akuter und chronischer Parodontitis
10
0
2
10
Fig. 13
oLZs mit PG
43.6%
43.7%
5
10
10 2
0
10 5
γδT-Zellen +
4
3
0
10 3
10 4
<FITC-A>: IgG
γδT-Zellen +
104
68.8%
0
0
Fig. 8
5
10 2
0
0
Analyse von Th17 Zellen im entzündlichen Infiltrat aggressiver und
chronischer Parodontitis. Klassifizierung der Patienten in Zusammenarbeit
mit Z-Projekt und Analyse des T-Zellinfiltrates.
35.4%
5
104
102
0
CD83
MHC II
3.8%
5
104
0
0
10 2
oLZs ohne PG
<PE-Cy5-A>: CD3
10 5
18.9%
10
<PE-Cy5-A>: CD3
10 4
T-Zellen +
oLZs mit PG
CD3+
10 3
<PE-A>: IgG
% of Max
10 2
% of Max
% of Max
0
0
0
T-Zellen +
oLZs ohne PG
<PE-Cy5-A>: CD3
0
T Zellen
alleine
<PE-Cy5-A>: CD3
40
20
80
oLZ
60
40
20
100
chronische
Parodontitis
60
40
20
0
IL-23R
γδT Zellen
alleine
Th17
Th17
Th17
Th17
Th
Th17
Th17
CD3+
60
15.3%
80
γ/δ
γ/δ
0
10 5
γ/δ TCR
<PE-Cy5-A>: CD3
% of Max
% of Max
nichtentzündliche
Gingiva
98.7%
80
% of Max
85.4%
80
γ/δ
γ/δ
10 2
mit Porph. gingivalis
Th17
Th17
100
100
60
40
ohne Porph. gingivalis
Porphyromonas gingivalis (PG)
oDZ
100
43.2%
80
10 4
Fig. 7
Charakterisierung der Subpopulationen dendritischer Zellen im Infiltrat der
chronischen Parodontitis. Langerinneg DZ Subpopulation im Infiltrat.
100
10 5
p<0.001
140
120
100
80
60
40
20
0
<PE-Cy5-A>: CD3
Entzündliches Infiltrat
oLZ
Rolle von γ/δ T Zellen in Bezug auf Th17 die Immunantwort # Zusammenarbeit
mit TP2 und Z-Projekt. 1. Expression von IL-23R auf γδ T-Zellen und 2.
Produktion von IL-17 nach Kokultur mit oralen dendritischen Zellen und
Stimulation mit Porphyromonas gingivalis.
CD3
TLR
PAR
Zellen durch orale DZ. 1. Produktion von IL-23 durch orale DZ und 2.
Priming von Th17 Zellen nach Stimulation oraler DZ mit Porphyromonas
gingivalis. # Vernetzung mit TP2 (Defensine)
% of Max
I. Initiale Phase der Parodontitis. Charakterisierung
des entzündlichen Infiltrates 1. Dendritische Zellsubtypen, 2. T-Zellen
# Vernetzung mit Z-Projekt (Patientendatenbank) und TP3 (Genetik)
10 5
Th17
Th17
• Durchbrechung der Chronifizierung und Autoreaktivität bei der CP
Th17
Th17
Th17
Th17
Fig. 12
• Konsequenzen für die sublinguale Immuntherapie
und orale Vakzinierungsverfahren