Die Rolle von dendritischen Zellen, Testosteron und Galektin-1 in der Pathogenese der experimentellen Autoimmun-Orchitis
Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die experimentelle Autoimmun-Orchitis (EAO) dient als gut etabliertes Model zum Studium der Pathomechanismen chronischer Hodenentzündungen. Die Erkrankung äußert sich durch eine Inflammation des Hodeninterstitiums, die zur Keimzellverlust, Tubulusdegeneration und einer verstärkten Produktion von proinflammatorischen Zytokinen führt. Studien der letzten Förderperiode haben Testosteron als einen wichtigen immunsupprimierendes und immunmodulierendes Mediator in der Pathogenese testikulärer Entzündungen identifiziert, indem eine deutliche inhibierende Wirkung auf die Entwicklung der EAO gezeigt werden konnte. Die Substitution der bei der Erkrankung typischerweise erniedrigten Konzentrationen von Testosteron führt zu einer signifikant reduzierten Anzahl an CD4+ Zellen bei einem gleichzeitigen Anstieg der Zahl immunsupprimierender regulatorischer T-Zellen (Treg, CD4+CD25+Foxp3+). Im Vergleich zu EAO-Tieren konnte durch die Testosteronbehandlung die testikuläre Synthese der pro-inflammatorischen Mediatoren MCP-1, IL-6 und TNF-α sowie die Sekretion von Th1 Zytokinen (IL-2, IFN-γ) in den ableitenden testikulären Lymphknoten deutlich inhibiert werden. Zum ersten Mal konnten wir zeigen, dass Testosteron einen Einfluss auf die Differenzierung von regulatorischen T-Zellen besitzt. Dieser Befund hat sicher auch Bedeutung für die allgemeine Immunologie. In weiterem therapeutischem Ansatz wurden in vitro generierte DC zur Behandlung der EAO eingesetzt. Die Injektion von mit dem von uns identifizierten Autoantigen Hsp70 gepulsten DC, die im Verlauf der Erkrankung appliziert wurden, führte zu einer signifikanten Reduktion der EAO Inzidenz (44% im Vergleich zu 80% in der EAO Kontroll-Gruppe). Ein Anstieg der Anzahl der Treg und eine Reduktion der mRNA Expression von pro-inflammatorischen Schlüsselcytokinen (TNF-α, IL-6) und MCP-1 im Hoden sowie die verstärkte Sekretion von IL-10 in den testikulären ableitenden Lymphknoten scheinen die wichtigsten Mechanismen der immunprotektiven Wirkung der DC in diesem Modell zu sein. Zudem zeigten die DC einen signifikanten Einfluss auf die Entstehung von Treg aus naiven T-Zellen in vitro, der ebenfalls krankheitsmildernd sein kann. Im einem weiteren Ansatz wurde die DC Population in den testikulären ableitenden Lymphknoten von EAO Ratten immunologisch charakterisiert. Eine erhöhte mRNA Expression von IL-10 und IL-12 sowie eine verstärkte Kapazität zur Stimulation der Proliferation von T-Zellen deutet auf einen immunogenen Status der DC in EAO Ratten hin. Unsere Versuche zur Rolle von Galektin-1 als möglichem Toleranzfaktor bei der Aufrechterhaltung des testikulären Immunprivilegs zeigten, dass isolierte testikulären Makrophagen, Sertoli Zellen und Peritubulär-Zellen Galektin-1 mit unterschiedlicher Intensität binden können. Die Identifizierung von Glykanresten auf der Zelloberflächen führte zur Schlussfolgerung, dass die beobachtete verminderte Bindung von Galektin-1 an testikuläre Makrophagen im Vergleich zu Sertoli- und Peritubulär-Zellen auf einem höheren Maß an endständig α2-6 verknüpfter Neuraminsäure beruht. Somit scheinen die Sertoli- und Peritubulär- Zellen relevante Zielzellen für die Galektin-1 Wirkung im Hoden darzustellen. Damit kann Galektin-1 den Immunstatus des Hodens über Bindung an Sertoli- und Peritubulär-Zellen in Richtung eines tolerogenen Immunstatus beeinflussen und somit zur immunologisch privilegierten Stellung des Hodens beitragen. In einem translationalen Ansatz konnte zunächst mit Hilfe eines Industriepartners (DRG Diagnostics GmbH, Marburg) ein Industriezertifizierter, maschinell herstellbarer ELISA gegen das zuvor von uns identifizierte testikuläre Autoantigen ER-60 entwickelt werden. Mit Hilfe einer Studie konnte ER-60 als möglicher Marker für asymptomatische, still verlaufenden Hodenentzündung identifiziert werden. Zudem scheint der Marker als Verlaufskontrolle für akute Entzündungen des Hodens und männlichen Reproduktionstraktes nützlich zu sein. Zur Zeit läuft eine Multicentrstudie, um den Nutzen des Markers zu validieren. Durch den Patentschutz (Meinhardt, Fijak, vermittelt durch die Transmit-Transferbehörde) besteht die realistische Möglichkeit in erfolgreiche Lizensierungsvereinbarungen mit DRG Diagnostics zu treten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2008). Influence of uropathogenic Escherichia coli on testicular function. In: Biology of the male germ cell. HJ Glander, U Paasch (eds), Shaker Publisher GmbH Aachen, Germany
Bhushan, S., Schuppe, H.-C., Tchatalbachev, S., Fijak, M., Chakraborty, T. and Meinhardt, A.
- Immnology and immunopathology of the testis. (2008) In: Biology of the male germ cell. HJ Glander, U Paasch (eds), Shaker Publisher GmbH Aachen, Germany
Schuppe, H.-Ch., Fijak, M., Haidl, G. and Meinhardt, A.
- Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein H1, a novel nuclear autoantigen. Clin Chem 2009 May; 55(5):946-54
Van den Bergh, K., Hooijkaas, H., Blockmans, D., Westhovens, R., Op de Beéck, K., Verschueren, P., Dufour, D., Van de Merwe, JP., Fijak, M., Klug, J., K., Michiels, G., Devogelaere, B., De Smedt, H., Derua, R., Waelkens, E., Blanckaert, N., and Bossuyt, X.
- Testicular infection: microorganisms, clinical implications and host-pathogen interaction. J Reprod Immunol. 2009 Dec;83(1-2):164-7
Bhushan, S., Schuppe, H-C., Fijak, M., and Meinhardt, A.
- Testicular innate immune defense against bacteria. Mol Cell Endocrinol 2009 306:37-44
Bhushan, S., Schuppe, H.-C., Tchatalbachev, S., Fijak, M., Weidner, W., Chacraborty, T., and Meinhardt, A.
- The immune privilege of the testis. (2009) In: “Immune infertility” W. Krause and R. K. Naz (eds.), Springer Verlag Berlin Heidelberg, Germany
Fijak, M., Bhushan, S., Meinhardt, A.
- Characterization of dendritic cells in testicular draining lymph nodes in a rat model of experimental autoimmune orchitis. Int J Androl 2011 Jun;34(3):276-89
Guazzone, VA., Hollwegs, S., Mardirosian, M., Jacobo, P., Hackstein, H., Wygrecka, M., Schneider, E., Meinhardt, A., Lustig, L., and Fijak, M.
- Immunologischer Test zum Nachweis von Autoantikörper gegen testikuläre Antigene (Pat.-Nr. 10 2008 053 503). Patenterteilung; 28.04.2011
A. Meinhardt, M. Fijak
- Immunopriviliged sites: the testis. Methods Mol Biol 2011 677:459-70
Fijak, M., Bhushan, S., and Meinhardt, A.
- Testosterone replacement effectively inhibits the development of experimental autoimmune orchitis in rats: evidence for a direct role of testosterone on regulatory T cell expansion. J Immunol 2011 186:5162-5172
Fijak, M., Schneider, E., Klug, J., Bhushan, S., Hackstein, H., Schuler, G., Wygrecka, M., Gromoll, J., and Meinhardt, A.
