Hepatische Sternzellaktivierung im septischen Leberversagen

Hintergrund Hepatische Sternzellen sind entlang der Lebersinusoide im Disse´schen Raum zwischen Gefäßendothel und Hepatozyten angeordnet. Unter physiologischen Bedingungen tragen sie vor allem zum Erhalt des Gefäßtonus bei und stellen den Hauptspeicherort von Vitamin A im Körper dar. Bei chronisch inflammatorischer Stimulation, zum Beispiel im Rahmen einer alkoholinduzierten Zirrhose oder einer Virushepatitis, kommt es zu einer Transdifferenzierung dieser Zellen in einen Myofibroblasten-ähnlichen Phänotyp und konsekutiv gesteigerter Proliferation, Fibrogenese, Kontraktilität und Chemotaxis. Dies führt wiederum zu einer Verschlechterung der hepatischen Mikrozirkulation sowie zur Einschränkung der Leberfunktion. Die gesteigerte Kontraktilität wird dabei unter anderem durch die vermehrte Expression von alpha smooth muscle actin vermittelt, was einen etablierten Transdifferenzierungsmarker darstellt. Die Akkumulation extrazellulärer Matrix wird primär durch den Fibrosemediator TGF-ß1 vermittelt. Inwiefern es auch unter septischen Bedingungen zu einer Transdifferenzierung hepatischer Sternzellen mit allen, sich daraus ergebenden Folgen kommt, ist bisher nicht hinreichend geklärt. Zielstellung In einem in vitro Modell hepatischer Sternzellen sollte geklärt werden, ob eine akute proinflammatorische Stimulation wie bei einer Sepsis zu einer Transdifferenzierung hepatischer Sternzellen führen kann. Hierbei fokussierten wir uns auf im Rahmen der Transdifferenzierung relevante Transkripte. Des Weiteren gingen wir der Frage nach, ob und durch welchen Mechanismus es unter septischen Bedingungen zu einer gesteigerten Kontraktilität hepatischer Sternzellen kommt. Material und Methoden Alle Versuche wurden in vitro an LX-2-Zellen, einer spontan immortalisierten, humanen Sternzelllinie, durchgeführt. Auf Grundlage der Ingenuity® Pathway Analysis Software wurden zunächst die in der Transdifferenzierung hepatischer Sternzellen involvierten Transkripte identifiziert. Mittels Microarray-Technologie wurden schließlich die Transkripte herausgefiltert, die nach Stimulation mit zwei unterschiedlichen proinflammatorischen Regimen (proinflammatorische Zytokine und Serum septischer Patienten) sowie nach TGF-ß1-Stimulation (als etablierten Induktor für eine Transdifferenzierung hepatischer Sternzellen) signifikant reguliert waren. Daraus wurden im Rahmen der Fragestellung relevante Transkripte in der quantitativen PCR nach selbem Stimulationsschema auf eine biologisch relevante Regulation hin überprüft. Mit einem funktionellen Test zur Überprüfung der Sternzellkontraktilität wurde der Einfluß proinflammatorischer Bedingungen überprüft. Ergänzend wurden mittels Calcium-Imaging Untersuchungen zum zugrunde liegenden Kontraktionsmechanismus durchgeführt. Ergebnisse und Diskussion Bei der Auswertung der Microarray-Daten zeigte sich bei 38 von 62 Transkripten eine signifikante Regulation nach proinflammatorischer Stimulation. Dabei wiesen proinflammatorische Zytokine einen stärkeren Effekt auf als das Serum septischer Patienten, womöglich aufgrund der Beteiligung auch antiinflammatorischer Zytokine bei letzterem. Die PCR zeigte bei vier von neun untersuchten Transkripten eine biologisch relevante Regulation nach proinflammatorischer Stimulation, wobei auch hier das Serum septischer Patienten geringere Effekte zeigte. Dennoch konnte in beiden Fällen gezeigt werden, dass es durch akute proinflammatorische Stimulation zu Genexpressionsveränderungen transdifferenzierungsrelevanter Gene kommt. In den funktionellen Untersuchungen zeigte sich eine signifikant gesteigerte Kontraktilität nach proinflammatorischer Stimulation mit Serum septischer Patienten. Das antiinflammatorische Zytokin Transforming Growth Factor Beta-1 (TGF-ß1) konnte als wesentlicher Mediator der Kontraktilität identifiziert werden. Die TGF-ß1-vermittelte Kontraktion wird durch calciumunabhängige Signalwege initiiert und war durch Einsatz eines spezifischen TGF-ß-Antikörpers weitestgehend antagonisierbar. Endothelin-1, das in der Literatur als potenter Sternzell-Konstriktor beschrieben ist, übte überraschenderweise keinen relevanten Effekt aus. Ursächlich hierfür konnte in immunhistochemischen Färbungen gezeigt werden, dass die verwendete LX-2-Zelllinie weder ETA- noch ETBRezeptoren exprimieren. Schlussfolgerung Eine akute inflammatorische Stimulation der verwendeten humanen hepatischen Sternzelllinie führt auf molekularbiologischer Ebene zu Veränderungen, die für eine Initialisierung der Transdifferenzierung hepatischer Sternzellen auch im Rahmen einer akuten Inflammation sprechen. Zudem bedingt bereits eine Stimulation mit dem Serum septischer Patienten eine Zunahme des Kontraktionsvermögens hepatischer Sternzellen, die TGF-ß-vermittelt abläuft. Als möglicher Pathomechanismus für die im Rahmen einer Sepsis auftretende Mikrozirkulationsstörung sollten die gewonnenen Erkenntnisse jedoch noch in weiterführenden Untersuchungen verifiziert werden

Untersuchungen zur Stimmbelastbarkeit bei stimmgestörten Patienten. Evaluation eines neuen Testverfahrens.

In der vorliegenden klinischen prospektiven Studie wurde ein möglichst praxistauglich einzusetzender Stimmbelastungstest erprobt. Bei der Konzipierung wurde darauf geachtet, dass der Test mit möglichst geringem Zeitaufwand durchführbar ist, was auf die bislang entwickelten Belastungstests nicht zutrifft. Dies solle durch eine Verkürzung der Belastungsdauer bei einer Erhöhung der Belastungsintensität erreicht werden. Untersucht wurden 46 Patienten (34 Frauen und 12 Männer) sowie 16 Probanden (8 Frauen und 8 Männer). Während des Stimmbelastungstests wurde sowohl der Schalldruckpegel und die Grundfrequenz als auch die prozentuale Abweichung von der geforderten Mindestlautstärke in Echtzeit gemessen. Zur Belastung der Stimmen wurden die Versuchspersonen instruiert, den vorgegebenen Text („Das tapfere Schneiderlein“) über eine Zeitdauer von 10 Minuten, den Anforderungen entsprechend, laut vorzulesen. Es sollte dabei, im Minutentakt wechselnd, eine Lautstärke von 75 bzw. 80 dB(A) erreicht werden. Auf die stimmliche Belastung folgte eine Erholungsphase, in welcher die Patienten ihre Stimmen durch 30 Minuten stimmlicher Ruhe schonen sollten. Zur Überprüfung der subjektiven Befindlichkeit erfolgte die Erhebung bestimmter Beschwerdesymptome (Brennen, Trockenheit, Hustenreiz, Verschleimung, Schluckbeschwerden) mittels geeigneter Fragebögen jeweils vor und nach dem Stimmbelastungstest sowie nach der Stimmerholungsphase. Anhand der Erfassung schallanalytischer Aufzeichnungen mithilfe des Göttinger Heiserkeits-Diagramms wurde eine Analyse der Stimmqualität, genauer eine objektive Einschätzung der Rauigkeit und der Behauchung des Stimmklanges ermöglicht. Die Aufzeichnung des Göttinger Heiserkeits-Diagramms erfolgte ebenfalls in dreifacher Ausfertigung zeitgleich mit der Erfassung der subjektiven Beschwerdesymptome. Es kann festgestellt werden, dass der in dieser Arbeit erprobte Stimmbelastungstest eine Anstrengung für die Stimme darstellt. Jedoch war eine valide Aussage zur Auswirkung einer Dauerbelastung auf die Stimmfunktion nicht ableitbar. Hierfür erschien die zehnminütige Stimmbelastung zu kurz. Eine Unterscheidung zwischen kranken und gesunden Stimmen konnte anhand des Stimmbelastungstests nicht getroffen werden. Im Verlauf der stimmlichen Belastung kam es zu einer Verbesserung der objektiven schallanalytischen Parameter Irregularität und Rauschen. Ein Unterschied zwischen Patienten und Probanden konnte jedoch auch bei diesem Parameter nicht nachgewiesen werden. Infolge des Stimmbelastungstests kam es zu einer Verstärkung subjektiver Beschwerden, wie Brennen, Trockenheit und Schluckbeschwerden. Anhand der Beschwerdesymptomatik erscheint es möglich, zwischen gesunden und kranken Stimmen zu differenzieren. Da es sich allerdings um subjektive Angaben handelt, sollte nicht allein auf dieser Grundlage eine Abgrenzung zwischen gesund und krank vorgenommen werden. Nach einer zehnminütigen Belastungssituation ist eine Erholungsphase von einer halben Stunde zur Regeneration der Stimme ausreichend. Es wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit darüber hinaus deutlich, dass eine objektive Verbesserung des Stimmklanges nicht zwingend mit einem Rückgang der subjektiven Beschwerden einhergehen muss. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass anhand des hier erprobten Stimmbelastungstests eine zuverlässige Aussage zur Dauerbelastbarkeit der Stimme nicht getroffen werden kann. Auch eine sichere Differenzierung zwischen gesunden und pathologisch veränderten Stimmen wird nicht ermöglicht

Immunomodulatory properties and molecular effects in inflammatory diseases of low-dose X-irradiation

Inflammatory diseases are the result of complex and pathologically unbalanced multicellular interactions. For decades, low-dose X-irradiation therapy (LD-RT) has been clinically documented to exert an anti-inflammatory effect on benign diseases and chronic degenerative disorders. By contrast, experimental studies to confirm the effectiveness and to reveal underlying cellular and molecular mechanisms are still at their early stages. During the last decade, however, the modulation of a multitude of immunological processes by LD-RT has been explored in vitro and in vivo. These include leukocyte/endothelial cell adhesion, adhesion molecule and cytokine/chemokine expression, apoptosis induction, and mononuclear/polymorphonuclear cell metabolism and activity. Interestingly, these mechanisms display comparable dose dependences and dose-effect relationships with a maximum effect in the range between 0.3 and 0.7 Gy, already empirically identified to be most effective in the clinical routine. This review summarizes data and models exploring the mechanisms underlying the immunomodulatory properties of LD-RT that may serve as a prerequisite for further systematic analyses to optimize low-dose irradiation procedures in future clinical practice

The immune reaction against allogeneic necrotic cells is reduced in Annexin A5 knock out mice whose macrophages display an anti-inflammatory phenotype

Proteins of the annexin family bind to phospholipids in a Ca2+ dependent manner. The exposure of phosphatidylserine (PS) by apoptotic as well as necrotic cells is one major eat-me-signal for macrophages. Annexin A5 (Anx A5) preferentially binds to PS. The availability of Anx A5 knock out (KO) mice allowed us to investigate for the first time if endogenous Anx A5 modulates the immune response towards allogeneic cells. Furthermore, the effect of Anx A5 gene deletion on the phagocytic process as well as on the inflammatory reaction of macrophages was explored. We found that Anx A5 KO mice have a strongly reduced allogeneic cellular immune reaction against primary as well as secondary necrotic cells. In vivo phagocytosis experiments revealed that macrophages of Anx A5 KO mice displayed an increased uptake of necrotic cells. Additionally, an increased secretion of the anti-inflammatory cytokine IL-10 of isolated macrophages of Anx A5 KO mice after contact with necrotic cells was observed. Furthermore, the promoter activity of the Anx A5 gene was enhanced after stimulation of macrophages. The tumour size of an allogeneic tumour regressed faster when endogenous Anx A5 was present. These data demonstrate that endogenous Anx A5 influences the phagocytosis of necrotic cells, modulates the immune response towards allogeneic cells and acts as an inflammatory protein

Eosinophil Apoptosis and Clearance in Asthma

Peer reviewedPublisher PD

Full length interleukin 33 aggravates radiation-induced skin reaction

The interleukin (IL)-1 family member IL-33 has been described as intracellular alarmin with broad roles in wound healing, skin inflammation but also autoimmunity. Its dichotomy between full length (fl) IL-33 and the mature (m) form of IL-33 and its release by necrosis is still not fully understood. Here, we compare functional consequences of both forms in the skin in vivo, and therefore generated two lines of transgenic mice which selectively overexpress mmIL-33 and flmIL-33 in basal keratinocytes. Transgene mRNA was expressed at high level in skin of both lines but not in organs due to the specific K14 promoter. We could demonstrate that transgenic overexpression of mmIL-33 in murine keratinocytes leads to a spontaneous skin inflammation as opposed to flmIL-33. K14-mmIL-33 mice synthesize and secrete high amounts of mmIL-33 along with massive cutaneous manifestations, like increased epidermis and dermis thickness, infiltration of mast cells in the epidermis and dermis layers and marked hyperkeratosis. Using skin inflammation models such as IL-23 administration, imiquimod treatment, or mechanical irritation did not lead to exacerbated inflammation in the K14-flmIL-33 strain. As radiation induces a strong dermatitis due to apoptosis and necrosis, we determined the effect of fractionated radiation (12 Gy, 4 times). In comparison to wild-type mice, an increase in ear thickness in flmIL-33 transgenic mice was observed 25 days after irradiation. Macroscopic examination showed more severe skin symptoms in irradiated ears compared to controls. In summary, secreted mmIL-33 itself has a potent capacity in skin inflammation whereas fl IL-33 is limited due to its intracellular retention. During tissue damage, fl IL-33 exacerbated radiation-induced skin reaction