Tübingen, Univ., Diss., 2004.

Ulm, Univ., Diss., 2007.

Regensburg, Univ., Diss., 2005.

Die akute Graft-versus-Host Erkrankung (acute Graft-versus-Host disease, aGvHD) ist eine pathogene Folgeerscheinung der hämatopoetischen Stammzell-transplantation. Zur Therapie werden zumeist Glukokortikoide eingesetzt, die sich durch ihre anti-inflammatorische und immunsuppressive Wirkung, insbesondere auf die an der aGvHD beteiligten alloreaktiven T Zellen und Antigenpräsentierenden Zellen, auszeichnen. Die chronische Verabreichung hochdosierter Glukokortikoide ist jedoch mit zahlreichen Nebenwirkungen verbunden, und kann zum Auftreten Glukokortikoid-resistenter Verlaufsformen führen. Aus diesem Grund wurden in der vorliegenden Arbeit zwei Ansätze verfolgt, die als Grundlage für die Entwicklung verbesserter Verfahren zur Therapie der aGvHD dienen könnten. Zuerst wurde die Möglichkeit eines adoptiven Transfers ex vivo aus dem Knochenmark generierter und mittels Glukokortikoiden und IL-4 zum M2-Phänotyp polarisierter Makrophagen analysiert. Die Kombinationsbehandlung zeigte in vitro teils ausgeprägte synergistische Effekte in Hinblick auf die Polarisation der Zellen, insbesondere auf Ebene der Genexpression. Nichtsdestotrotz konnte nach Transfer der anti-inflammatorischen Makrophagen kein therapeutischer Effekt im Mausmodell der aGvHD beobachtet werden. Als mögliche Erklärung hierfür kommt insbesondere der Verlust der M2-Polarisation in vivo in Frage. Als alternative Strategie wurden daraufhin verschiedene zelltypische Wirkungen der Glukokortikoide in der aGvHD untersucht, um auf diesem Weg Angriffspunkte für eine zielgerichtetere Therapie zu identifizieren. Hierbei zeigte sich, dass eine überschießende Sekretion von IL-6 durch Zellen des Empfängers einen fulminanten Krankheitsverlauf zur Folge hat. Diese Wirkung konnte durch Applikation eines neutralisierenden Antikörpers verhindert werden, was durch einen geringeren Abfall der Körpertemperatur und Blutglukose begleitet war. Durch Verwendung konditionaler knock-out Mäuse konnten weiterhin die Makrophagen als einer der zentralen Zelltypen definiert werden, welche für die Glukokortikoid-Wirkung im Empfänger verantwortlich sind. Zuletzt ergaben Untersuchungen, dass Glukokortikoide auch wesentlich auf die transplantierten allogenen T-Zellen einwirken. Hier zeigte sich, dass sie vor allem die Zytotoxizität der CD8+-T-Zellen vermindern und auf diese Weise einem fulminanten Verlauf der aGvHD entgegen wirken. Zusammengefasst zeigen die Ergebnisse der Arbeit, dass eine Therapie der aGvHD mittels M2-Makrophagen nur dann möglich sein wird, wenn es gelingt, die Stabilität deren Phänotyps in vivo zu erhalten. Alternativ erscheinen jedoch auch Strategien vielversprechend, die auf einer gezielten Beeinflussung einzelner Zelltypen durch hoch-spezifische Glukokortikoide beruhen, da sich auf diese Weise möglicherweise Nebenwirkungen und Resistenzen umgehen lassen.

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Die Charcot-Marie-Tooth Typ 1 Erkrankungen sind eine genetisch heterogene Gruppe, aktuell nicht kurativ therapierbarer, erblicher Neuropathien des Peripheren Nervensystems. Klinische Manifestationen reichen von Sensibilitäts-störungen, verminderten Muskeleigenreflexen, sowie fortschreitenden Lähmungen, bis hin zu Muskelatrophie und bedeuten für die betroffenen Patienten eine starke Einschränkung der Lebensqualität. Anhand früherer Studien wurde Makrophagen, als Teil des angeborenen Immunsystems, eine entscheidende Rolle in der Pathogenese dreier CMT1-Unterformen zugeschrieben. Abgesehen von den morphologischen Manifestationen der demyelinisierenden CMT1-Erkrankungen, wie simultanes Auftreten von Dedifferenzierung, sowie Hypo-, und Demyelinisierung erkrankter Schwann-Zellen, sind pathologische Veränderungen der Domänengliederung der Ranvier’schen Schnürringe betroffener Nervenfasern ebenfalls von der Aktivierung pathogener Makrophagen abhängig. Auf der Basis verschiedener veröffentlichter Studien, welche sowohl demyelinisierende Erkrankungen des ZNS, aber auch primär durch axonale Schäden gekennzeichnete Erkrankungen des PNS beinhalten, besteht ein möglicher räumlicher Zusammenhang zwischen Architekturstörungen der RS und aktivierten pathogenen Mikrogliazellen bzw. Makrophagen. In dieser Studie konnte, anhand morphologischer Analysen von peripherem Nervengewebe, in Wt-Mäusen erstmals eine unerwartete präferentielle Lokalisation von Makrophagen im räumlichen Umfeld von RS beobachtet werden. Hierbei scheint, trotz des Fehlens einer direkten Zell-Zell-Interaktion zwischen Makrophagen und RS, vor allem im Hinblick auf die ebenfalls im räumlichen Umfeld von RS nachweisbare EZM und Fibroblasten, eine funktionelle Relevanz der assoziierten Makrophagen für die Aufrechterhaltung der Domänengliederung bzw. elektrophysiologischen Eigenschaften myelinisierter peripherer Nervenfasern denkbar. Im Gegensatz dazu wurde trotz der signifikanten Zunahme der Makrophagenanzahlen in den drei untersuchten CMT1-Mausmodellen keine erhöhte räumliche Assoziation mit den RS der mutierten Schwann-Zellen beobachtet. Vielmehr konnten anhand des Vergleiches mit wildtypischen Kontrollmäusen signifikant erniedrigte Assoziationsraten beider Strukturen in den CMT1-Modelltieren festgestellt werden. Folglich scheint die von der Einwanderung und Aktivierung pathogener Makrophagen abhängige Störung der Domänengliederung der RS der mutierten Schwann-Zellen, nicht durch eine direkte Interaktion bzw. räumliche Assoziation von Makrophagen mit RS ausgelöst zu werden. / The Charcot-Marie-Tooth neuropathies are a heterogenous group of inherited neuropathies oft he peripheral nervous system currenly incurable. Clinical symptoms vary from sensory loss, reduced tendon reflexes, muscular atrophy to progressive disability. According to different studies macrophages, as a part oft he innate immune system, play a crucial role in the pathogenesis of three different CMT-1 subtypes. Apart from morphological changes like dedifferentiation as well as hypo- and demyelination of diseased Schwann-cells, pathological alterations of nodes of Ranvier are also driven by activated marophages. As already described for demyelinating disoders oft he CNS, as well as neruodegenerative disorders oft he PNS, we investigated the spatial association of macrophages with diseased nodes of Ranvier. According to morphological analysis of peripheral nerve tissue this study is the first to describe an unexpected preferential spatial localization of macrophages near nodes of Ranvier in healthy nerves. Despite direct cell-cell interactions macrohages might play a functional role regarding the turnover of ECM and fibroblasts surrounding nodes of Ranvier, as well as the maintenance oft he architecture and electrophysiological features of peripheral nerve fibers.

Das Auftreten von Metastasen ist die Haupttodesursache bei Krebspatienten und kennzeichnet den Wendepunkt jeder Tumorerkrankung, nach dem eine Heilung nur noch in Ausnahmefällen erfolgen kann. Eine wesentliche neue Erkenntnis in der Erforschung innovativer Therapieansätze zur Prävention der Metastasierung war, dass eingewanderte Immunzellen nicht nur die ersten Schritte der Tumorprogression fördern, sondern auch im Prozess der Metastasierung von Bedeutung sind. In diesem Zusammenhang konnten vor allem die Makrophagen als Vermittler der Migration und Invasion von Tumorzellen und deren Kolonisation in einem entfernten Organ identifiziert werden. Bisphosphonate (BPs) sind bekanntermaßen sehr potente Inhibitoren von Makrophagen. Dennoch erklärt die Mehrzahl der Studien ihre Tumor hemmenden Eigenschaften mit direkten Effekten auf z.B. Migrations- und Invasionseigenschaften der Tumorzellen und berücksichtigt nicht die Auswirkungen auf das Tumorstroma. Diese Arbeit zeigt, dass Makrophagen sehr viel sensitiver gegenüber dem stickstoffhaltigen BP Zoledronat (ZA) sind als Mammakarzinom-Zelllinien. Weiterhin wird verdeutlicht, dass die Makrophagen-induzierte Invasion sowie die Mikroglia-assistierte Kolonisation von MCF-7 im Hirngewebe durch ZA gehemmt werden, während die Migrations- und Invasionseigenschaften der Tumorzellen nicht beeinflusst werden. Für einen weiteren Makrophageninhibitor, einen CSF-1 Antikörper (5A1), wird in dieser Arbeit gezeigt, dass er die Depletion von Knochenmarksmakrophagen (BMDMs) induziert, jedoch keine Auswirkung auf die Viabilität von Mikroglia hat. Während 5A1 die Mikroglia-induzierte Invasion von MCF-7 wenig hemmt, induziert er eine starke Hemmung der BMDM-induzierten Invasion. Neben den benignen Zellen des Tumorstromas können auch Eigenschaften der Tumorzellen die Metastasierung induzieren. So konnte vor einiger Zeit der Transkriptionsfaktor LEF1 als Faktor der zerebralen Metastasierung des Lungenadenokarzinoms identifiziert werden. Diese Arbeit verdeutlicht, dass die Expression von LEF1 in einer Subgruppe zerebraler Metastasen nachgewiesen werden kann und ebenfalls charakteristisch für invasive Mammakarzinom-Zelllinien ist. Während die Überexpression von LEF1 in der wenig invasiven MCF-7 keinen Einfluss auf die Proliferation, die Migration oder die Sensitivität gegenüber Chemotherapie oder Bestrahlung hat, steigert sie die Invasivität der Zellen und induziert die Angiogenese im Tumor. Diese Effekte sind unabhängig von der direkten Bindung des Transkriptionsfaktors an die DNA und scheinen durch einen β-Catenin-unabhängigen Mechanismus zu erfolgen.

P2X7-Rezeptoren stellen Schlüsselmoleküle bei der Entstehung und Aufrechterhaltung proinflammatorischer Zustände, chronischer Schmerzen sowie der neuroglialen Kommunikation dar. Ihre Aktivität wird durch eine Vielzahl zellbiologischer Mechanismen beeinflusst. Dazu gehört die allosterische Modulation durch extrazelluläre niedermolekulare Stoffe. Die Entwicklung selektiver und potenter P2X7-Modulatoren ist darum Gegenstand intensiver Forschung. Bisher sind jedoch keine Pharmaka für die klinische Anwendung verfügbar. Die Untersuchung zugelassener pharmakologischer Substanzen in einem akademischen Screening erbrachte eine hohe Trefferrate für P2X7-Rezeptoren. In dieser Arbeit wird die P2X7-Wirkung einiger der potentesten allosterischen Modulatoren genauer charakterisiert. Das Antihistaminikum Clemastin stellt dabei einen positiven allosterischen Modulator dar, der den Rezeptor gegenüber niedrigeren ATP-Konzentrationen sensibilisiert. Ivermectin, ein häufig angewendetes Anthelminthikum, konnte als potenzierender Modulator des humanen P2X7-Rezeptors charakterisiert werden. Mit den Phenothiazinen Prochlorperazin und Trifluoperazin zeigen sich schließlich ZNS-gängige Inhibitoren der ATP-induzierten P2X7-Aktivität, die für weiterführende in vivo-Untersuchungen hilfreiche pharmakologische Werkzeuge darstellen können.

University, Diss., 2001--Köln.

Adipositas ist im humanen wie im murinen Fettgewebe mit einer chronischen Entzündungsreaktion vergesellschaftet. Diese Entzündungsreaktion ist charakterisiert durch einen Anstieg von Immunzellen, insbesondere der Makrophagen. Die Akkumulation von Makrophagen im Fettgewebe wird einerseits durch Rekrutierung monozytärer Vorläuferzellen aus dem Blut und andererseits durch lokale Proliferation geweberesidenter Makrophagen gewährleistet. Die Rekrutierung und die Proliferation von Fettgewebemakrophagen scheint von TH2-assoziierten Zytokinen beeinflusst zu werden, was auf eine Beteiligung der CD4-positiven T-Lymphozyten an der Proliferation und Aktivierung von Fettgewebemakrophagen hindeutet. T-Lymphozyten spielen eine wichtige Rolle in der adipositasinduzierten Fettgewebeinflammation und ihr Einfluss auf Parameter der Fettgewebeinflammation und des Glukosestoffwechsels wurde in vielen Studien diskutiert. Art und Ausmaß dieses Einflusses sind jedoch nicht abschließend geklärt. Wir haben daher versucht, einen direkten Einfluss von CD4-positiven T-Zellen auf die Aktivierung und die Proliferation der Fettgewebemakrophagen und die Glukose-Homöostase mit Hilfe eines In-vivo-Depletionsmodells zu untersuchen. Überraschenderweise hatte die CD4-Depletion keinen Einfluss auf die Aktivierung oder die Proliferation der Fettgewebemakrophagen. Allerdings führte die CD4-Depletion zu einer deutlichen Verbesserung der Glukosetoleranz. Im Einklang damit fanden wir moderate Störungen der endokrinen Funktion der Bauchspeicheldrüse nach CD4-Depletion. Unsere Daten deuten darauf hin, dass die nach der CD4-Depletion beobachteten Auswirkungen auf den Glukosestoffwechsel von anderen Organen als dem Fettgewebe und unabhängig von der Fettgewebeentzündung vermittelt werden könnten.:Inhalt 1 Einführung 3 1.1 Fettgewebe 3 1.2 Adipositas und adipositasassoziierte Erkrankungen 4 1.3 Adipositas, Inflammation und Insulinresistenz 5 1.4 Fettgewebeentzündung 7 1.5 Fettgewebemakrophagen 7 1.6 Ursprung von Makrophagen 8 1.6.1 Rekrutierung von Monozyten aus dem Blut 8 1.6.2 Makrophagenproliferation 9 1.7 Regulation der Makrophagenakkumulation im Fettgewebe 9 1.8 Fettgewebelymphozyten 10 1.8.1 CD4-positive Fettgewebelymphozyten 11 2 Fragestellung 14 3 Literaturverzeichnis der Einführung 15 4 Publikation 29 4.1 CD4+ T cells regulate glucose homeostasis independent of adipose tissue dysfunction in mice 29 5 Zusammenfassung 68 6 Erklärung über den wissenschaftlichen Beitrag des Promovenden zu der Publikation 71 7 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 72 8 Lebenslauf 73 9 Veröffentlichungen im Rahmen der Arbeit 75 10 Danksagung 76