| License: Publishing license for publications including print on demand (2MB) |
- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-112622
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.11262
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Open Access Type: | Primary Publication |
| Date: | 15 November 2010 |
| Referee: | PD. Dr. Thomas Langmann and Prof. Dr. Dr. Gerhard Rogler |
| Date of exam: | 15 September 2009 |
| Institutions: | Medicine > Lehrstuhl für Innere Medizin I |
| Interdisciplinary Subject Network: | Not selected |
| Keywords: | Heidelbeeren, Anthocyane, Colitis, CED, Cathepsine, CTSB, CTSD, CTSL, TANK, TBK1, NF-kB |
| Dewey Decimal Classification: | 500 Science > 570 Life sciences 600 Technology > 610 Medical sciences Medicine |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 11262 |
Abstract (German)
Die Therapiemöglichkeiten für Patienten mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED) sind auch heute noch recht unbefriedigend. Daher war das Hauptziel dieser Dissertation neue Therapieoptionen zu untersuchen. Für getrocknete Heidelbeeren (gHB) und deren Anthocyane (AC) konnten bereits protektive Eigenschaften nachgewiesen werden, die bei der Behandlung einer Colitis nützlich sein könnten. ...
Abstract (German)
Die Therapiemöglichkeiten für Patienten mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED) sind auch heute noch recht unbefriedigend. Daher war das Hauptziel dieser Dissertation neue Therapieoptionen zu untersuchen. Für getrocknete Heidelbeeren (gHB) und deren Anthocyane (AC) konnten bereits protektive Eigenschaften nachgewiesen werden, die bei der Behandlung einer Colitis nützlich sein könnten. Neben diesen Substanzen wurde auch die Hemmung der gewebeschädigenden Cathepsine (CTS) B, D und L untersucht. Weiterhin wurde die Expression der in den NF-κB-Signalweg eingreifenden Proteine TANK und TBK1 in intestinalen Makrophagen (IMAC) im Vergleich zu ihrer Vorstufe den Monozyten untersucht, sowie die daraus resultierende Reaktivität der Zellen.
1.1. Einfluss von gHB und AC bei der experimentellen Colitis
Der Einfluss der gHB bzw. der AC wurde im murinen Modell der akuten bzw. chronischen DSS-Colitis untersucht. Dazu wurden die Substanzen unter das Futter gemischt. Es zeigte sich, dass gHB bei der akuten Colitis verschiedene Colitisparameter positiv beeinflussten, bei der chronischen Colitis jedoch nur die Kolonlänge. Die 1% und 10% AC-Konzentrationen im Futter führten zu einer deutlichen Besserung der untersuchten Parameter sowohl bei der akuten als auch der chronischen Colitis. Anhand eines TUNEL-Assay konnte gezeigt werden, dass gHB und AC die Apoptose in Epithelzellen reduzieren. Aufgrund der Daten sind gHB wahrscheinlich für die Behandlung einer akuten Schädigung geeignet, während sie für die Therapie von CED eher nicht in Frage kommen. AC hingegen scheinen sowohl für die Behandlung von akuten Schädigungen als auch von CED neue Therapiemöglichkeiten darzustellen.
1.2. Einfluss von AC auf die Makrophagenzelllinie MM6
Anhand der humanen Makrophagenzelllinie MM6 sollte ein möglicher Signalweg gefunden werden, der durch AC reguliert wird und deren anti-entzündliche Wirkung erklärt. Dazu wurden verschiedene Stimulationsansätze durchgeführt und die Zellen gleichzeitig mit verschiedenen AC-Konzentrationen inkubiert. Die Auswertung der IL-8 Sekretion zeigte keinen bestimmten Signalweg, jedoch kam es dosisabhängig zur AC-Konzentration zu einer Reduktion der IL-8 Sekretion. Apoptosemessungen und ein Stoffwechselaktivitätstest haben gezeigt, dass AC nur in höheren Dosierungen Apoptose induzieren. Der Rückgang von IL-8 bei geringeren Dosierungen ist jedoch auf die anti-entzündlichen Eigenschaften der AC zurückzuführen.
1.3. Hemmung der CTS-Proteasen
Zunächst wurden die Auswirkungen der Hemmung von CTS B bzw. L im Modell der akuten DSS-Colitis untersucht. Die Hemmung wurde durch Injektion eines spezifischen Inhibitors sichergestellt. Es stellte sich heraus, dass die Inhibition von CTSB bei allen untersuchten Parametern etwas effektiver war als die von CTSL. Außerdem kam es durch den CTSL-Inhibitor zu einem Anstieg pro-inflammatorischer Zytokine auch in gesunden Mäusen, so dass CTSL als möglicher Therapieansatz ausgeschlossen wurde. Des Weiteren wurde die Hemmung von CTSB und CTSD (Vorarbeiten unserer Arbeitsgruppe haben bereits eine mögliche Bedeutung von CTSD bei CED nachgewiesen) in der chronischen DSS-Colitis getestet, um einen Bezug zu CED zu schaffen. Dafür wurden Knock-out Mäuse von CTSB bzw. CTSD gezüchtet. Es stellte sich heraus, dass der Knock-out von CTSD eine leichte Besserung der Colitis-Symptome im Vergleich zum Wildtyp bewirkte, während das Ausschalten des CTSB-Gens einen negativen Effekt zur Folge hatte. Anhand der Vordaten zu CTSD und der in dieser Arbeit gezeigten Besserung der chronischen Colitis in Knock-out Tieren stellt die Inhibition von CTSD einen weiteren Therapieansatz für CED-Patienten dar. Die Hemmung von CTSB bewirkte in der akuten Colitis eine Besserung, jedoch zeigte die Hemmung von CTSB in den Knock-out Tieren während der chronischen DSS-Colitis keine Besserung der Colitis-Symptome.
1.4. Regulation des pro-entzündlichen Faktors NF-κB in IMAC und Monozyten
TANK und TBK1 spielen bei der Regulation von NF-kB eine Rolle. Mittels Real-time-PCR wurde die Expression in Monozyten und IMAC von Kontroll- und CED-Patienten untersucht. Es zeigte sich, dass TBK1 nicht reguliert wird. TANK hingegen wird in IMAC stärker und in Monozyten weniger exprimiert. Aufgrund dessen ging man davon aus, dass Makrophagen reaktionsträger sind als Monozyten. Tatsächlich konnte diese Annahme durch Stimulation der IMAC und Monozyten mit TNF und anschließender Messung der IL-6 Sekretion bestätigt werden. Die Stimulation mit TNF bewirkte sowohl in IMAC als auch Monozyten eine erhöhte Expression von TANK und TBK1, wobei der Anstieg von TBK1 höher war. Anhand der Expressionsanalysen müssten alle Zellen gleich auf TNF reagieren. Dies widerspricht jedoch den IL-6 Konzentrationsmessungen, weshalb ein posttranskriptioneller Regulationsmechanismus in den IMAC vermutet wird.
Translation of the abstract (English)
Bilberries are supposed to have a positive effect on IBD. Patients with Crohn’s disease (CD) report on lower frequencies and less severe courses of acute attacks after the ingestion of bilberries. These are composed of approximately 10% of anthocyanins (AC), which are known to have protective functions due to their anti-oxidative, anti-allergenic, anti-carcinogen and anti-microbial properties. ...
Translation of the abstract (English)
Bilberries are supposed to have a positive effect on IBD. Patients with Crohn’s disease (CD) report on lower frequencies and less severe courses of acute attacks after the ingestion of bilberries. These are composed of approximately 10% of anthocyanins (AC), which are known to have protective functions due to their anti-oxidative, anti-allergenic, anti-carcinogen and anti-microbial properties. One aim of this study was to investigate the effect of dried bilberries and AC in acute and chronic experimental dextrane sodium sulphate (DSS) colitis. Mice were fed with dried bilberries and AC, respectively. Oral administration of dried bilberries resulted in a significant reduction of inflammation in acute DSS-colitis compared to control group (DSS and normal food). Ingestion of AC ameliorated significantly intestinal inflammation in acute and chronic DSS-colitis, evidenced by decreased histological scores, less secretion of pro-inflammatory cytokines and decreased reduction of colon length. In chronic DSS-colitis bilberries and AC prevented apoptosis in colon tissue. Furthermore immunomodulatory effects of AC were investigated in vitro by different stimulations of MonoMac6 cells and simultanious incubation with AC. IL-8 secretion was measured by ELISA and resulted in a significant dose-dependent decrease of IL-8 secretion. anti-inflammatory effect of AC in less concentration. In higher concentrations AC showed cytotoxic effects. Ingestion of dried bilberries had positive effects on macroscopic parameters of acute colitis and inhibited pro-inflammatory cytokine secretion. Oral administration of AC resulted in an amelioration of acute colitis as well as chronic colitis. Therefore AC but not dried bilberries seem to be a promising therapeutic option for chronic intestinal inflammation as seen in inflammatory bowel diseases.
Cathepsins (CTS) are lysosomal cystein proteases which have intra- and extracellular functions. During IBD they are secreted by macrophages and contribute to tissue destruction in the mucosa. They represent an interesting therapeutical target as it may be possible to eliminate only the extracellular tissue damaging part, but not the physiological essential intracellular protein. Aim of this study was to identify the CTS, which has the most prominent influence on colitis. DSS colitis was induced and cathepsin B (CTSB) was inhibited by CA074 and cathepsin L (CTSL) by Z-Phe-Tyr-aldehyde respectively. Inhibitors were applicated intraperitoneally at a dose of 7 mg/kg each. The control group was treated with PBS. Inhibition of CTSB during acute DSS colitis resulted in an amelioation of inflammation. In contrast, inhibition of CTSL had no impact on the investigated parameters and caused an increased secretion of pro-inflammatory cytokines in control group. So CTSL inhibition was no longer investigated. Previous studies showed a high expression of cathepsin D (CTSD) in intestinal macrophages of inflamed mucosa from patients with IBD and an inhibition of CTSD led to an amelioration of experimental DSS colitis in mice. So knock-out mice of CTSB and CTSD respectively, were breeded and a chronic DSS-colitis was induced. The knock-out of CTSD caused an amelioration of colitis compared to wildtyp mice, while the knock-out of CTSB showed no alleviation of the parameters. CTSD therefore seems to be a promising therapeutical target for treatment of colitis.
TANK (TRAF family member-associated NF-B activator) and TBK-1 (TANK binding kinase) play an important role in regulation of NF-B. Expression in monocytes and intestinal macrophages (IMAC) of controls and IBD patients were evaluated by real-time PCR. TBK-1 is not regulated, but TANK expression is induced in IMAC and decreased in monocytes. Due to this analysis monocytes are more reactive than macrophages. Stimulation with TNF and measurement of IL-6 secretion confirmed this assumption.
Metadata last modified: 26 Nov 2020 11:59
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