Die Ätiologie chronisch entzündlicher Darmerkrankungen ist bis heute ungeklärt. Sie beinhaltet eine unkontrollierte Aktivierung von immunologischen Effektorzellen durch antigenpräsentierende Zellen, wie zum Beispiel dendritische Zellen und intestinale Epithelzellen, die Antigene der luminalen Flora fehlerkennen und/oder falsch verarbeiten und den daraus resultierenden Gewebsschädigungsmechanismen. Am Interleukin-2 defizienten Mausmodell der Colitis ulcerosa konnten wir zeigen, daß T-Zellen eine zentrale Rolle beim mukosalen Entzündungsprozeß bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen und insbesondere bei Colitis ulcerosa spielen. So kann zum Beispiel im Tiermodell eine Colitis ulcerosa durch Injektion von T-Zellen aus kranken Tieren auf gesunde Kontrolltiere übertragen werden. T-Zellen gehören zu den wichtigsten Produzenten pro-inflammatorischer Zytokine. Das Ausbleiben der Darmentzündung bei keimfrei gehaltenen Interleukin-2 defizienten Mäusen stützt die Hypothese einer Fehlaktivierung von T-Zellen durch luminale Antigene. In weiterführenden Experimenten haben wir den Beweis erbracht, daß primäre mukosale Epithelzellen das Potential zur Antigenpräsentation besitzen. Ihre Funktion besteht jedoch offenbar in der aktiven, reversiblen Hemmung von CD4+ T-Zellantworten. Da sie in unmittelbarem Kontakt mit den luminalen Antigenen stehen, kommt ihnen zumindest im Kolon eine regulatorische, tolerogene Rolle zu. Eine Störung dieses Prozesses trägt möglicherweise zur Ausbildung und Aufrechterhaltung unkontrollierter Entzündung bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen und insbesondere bei Colitis ulcerosa bei. Dendritische Zellen sind die am längsten bekannten und potentesten antigenpräsentierenden Zellen. Wir konnten zeigen, daß bei Patienten in Remission bereits ein Mangel an zirkulierenden unreifen, d.h. potentiell tolerogenen, dendritischen Zellen besteht, der bei akuten Schüben stark zunimmt. Dendritische Zellen von Patienten reagieren auf mikrobielle Modellstimuli im Gegensatz zu dendritischen Zellen von Gesunden mit der Ausbildung eines aktivierten Phänotyps und der Sekretion pro-inflammatorischer Zytokine. Unsere Daten lassen vermuten, daß ihre tolerogene Rolle gestört ist und sie möglicherweise aktiv zum Entzündungsgeschehen durch eine Fehlreaktion auf die kommensale Flora beitragen. Die klinische Relevanz der gestörten T-Zellaktivierung wird durch klinische Daten deutlich. Wir haben gezeigt, daß der T-Zellaktivierungshemmer Tacrolimus zur überbrückenden Therapie refraktärer chronisch entzündlicher Darmerkrankungen bis zum Wirkeintritt konventioneller Immunmodulatoren, wie zum Beispiel Azathioprin oder 6-Mercaptopurin, zur raschen Induktion einer Remission und auch bei Therapieversagen konventioneller Immunmodulatoren geeignet ist. Weiterhin demonstrierten wir seine Wirksamkeit bei refraktären extraintestinalen Komplikationen chronisch entzündlicher Darmerkrankungen, wie dem Pyoderma gangrenosum. / The etiology of inflammatory bowel disease is still unknown. Patients with inflammatory bowel disease have an inappropriate T-cell response to antigenic components of their indigenous gut flora and/or food stream. This breakdown in "oral tolerance" is poorly understood. However, this phenomenon likely relates to how antigen presenting cells, such as dendritic cells and epithelial cells, process and present antigen(s) to T-cells. Our data in the interleukin-2 knock out mouse model of ulcerative colitis underscores the central role of T-cells for the inflammatory process in inflammatory bowel disease and particularly ulcerative colitis. Adoptive transfer experiments showed that T-cells from diseases animals can transmit the ulcerative like disease onto healthy controls. T-cells are among the main producers of pro-inflammatory cytokines. The absence of the ulcerative colitis like disease in gnotobiotic interleukin-2 mice supports the hypothesis of an inappropriate T-cell response towards the indigenous flora. In additional studies we were able to show, that intestinal epithelial cells are capable to present antigen. However, their major role is apparently the reversible silencing of activated CD4+ T-cell responses. Their close proximity with luminal antigens suggest a regulatory, tolerogenic role at least in the colon. A disturbance of this process probably contributes to the occurrence and perpetuation of uncontrolled inflammation in inflammatory bowel disease and particularly UC. Dendritic cells are the longest known most potent antigen presenting cells. We have demonstrated that inflammatory bowel disease patients lack circulating, immature, and thereby potentially tolerogenic dendritic cells. Cultured dendritic cells from inflammatory bowel disease patients showed a more vigorous response to microbial surrogate stimuli compared with healthy controls. Our data suggest that the normally tolerogenic role of circulating dendritic cells is impaired in inflammatory bowel disease patients. It appears that they actively contribute to the inflammatory process by a false response to the indigenous flora. The clinical relevance of an uncontrolled T-cell activation is supported by our clinical data. We demonstrated that the T-cell activation inhibitor tacrolimus is suitable for the management of refractory inflammatory bowel disease. Low dose oral tacrolimus was also effective in refractory extraintestinal complications of inflammtory bowel disease such as pyoderma gangrenosum. The concepts and available data of current and evolving biologic therapies are extensively discussed.

Fragestellung: Wie nützlich ist das Mehrschicht-Spiral-CT bei der Diagnostik der Darmischämie? Studiendesign: Retrospektive Studie Patientenkollektiv: 112 Patienten, die in einem Zeitraum von drei Jahren bei Verdacht auf Darmischämie in einem Mehrschicht-Spiral-CT untersucht wurden. Ergebnis: Bei den 112 Verdachtsfällen handelte es sich in 26 Fällen um eine Darmischämie. Das CT erkannte davon 24 (92%), ein Fall wurde falsch negativ (4%) befundet und ein Fall (4%) wurde als unklar eingestuft. Von den 86 Fällen ohne Darmischämie wurden 77 (89%) korrekt erkannt, drei (4%) wurden falsch positiv befundet und 6 (7%) Fälle wurden als unklar eingestuft. Die Ergebnisse der bei manchen Patienten zusätzlich durchgeführten Sonografie – und Röntgenuntersuchungen waren erheblich schlechter (Sono: Sensitivität: , Spezifität: ; Röntgen: Sensitivität: , Spezifität: ). Die erhobenen Laborparameter (Leukozyten, Lactat, D-Dimere) waren zur Beurteilung, ob es sich um eine Darmischämie handelt, nicht spezifisch genug. Schlussfolgerung: Das Mehrschicht-Spiral-CT ist mit einer Sensitivität von 92% und einer Spezifität von 97% gut zur Erkennung einer Darmischämie geeignet. Unklare Fälle sind mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht operationswürdig. / Objective: To verify the diagnostic importance of helical CT in the diagnosis of mesenteric ischemia. Design: Retrospective study Subjects: 112 patients, who where examined by helical CT during a 3-year-period, with suspected mesenteric ischemia. Main Outcome: 26 cases proved to be mesenteric ischemia. Helical CT was diagnostic in 24 (92%) cases, wrong in one (4%) case and uncertain in one (4%) case. No ischemia was correctly diagnosed in 77/86 (89%) cases, wrongly in three (4%) and 6 (7%) were uncertain. Sonografie and plain film radiographs were taken on some patients, but the results were unsatisfactory. Sonography: Sensitivity: 0%, specificy: 85,7%. Plain film radiographs sensitivity: 0%, specificy: 100%. Results of laboratory test were of little diagnostic value (white blood cell count, lactate, d-dimere). Conclusions: Helical CT is a valuable tool for detecting mesenteric ischemia with a sensitifity of 92% and a specificy of 97%. Suspected mesenteric ischemia which cannot be proved by helical CT are most probable non surgical cases.

Die Synthese und -Freisetzung von FGF-2 aus humanen dermalen Mastzellen Fibroblast growth factor-2 (FGF-2) ist ein Mitglied einer großen Familie von Wachstumsfaktoren. FGF-2 fördert das Wachstum und die Entwicklung von Blutgefäßen (Angiogenese) und nimmt somit Einfluss auf Wundheilungsprozesse, Gewebeentwicklung, als auch verschiedene pathologische Vorgänge im Organismus. Mastzellen wurden lange Zeit allein als Effektorzellen der Typ I Allergiereaktion betrachtet. Mittlerweile betrachten man sie auch als wichtige Zellen für die Gewebe Homöostase und Wundheilung. In der vorliegenden Arbeit wurden MC aus humenen dermalen Gewebe isoliert, um deren FGF-2 Synthese und –Freisetzung zu untersuchen. Die Zellen wurden mit verschiedenen proinflammatorischen Mediatoren stimuliert. FGF-2 wurde mit ELISA und PCR Methoden bestimmt. Durch Stimulationen mit a–IgE, SP, IL–4, IL–6 und IL–8 wurde eine gesteigerte FGF–2–Synthese induziert. Weiterhin zeigten die vorliegenden Ergebnisse, dass bei der Degranulation der MC FGF-2 freigesetzt wird, auch wenn der zugrunde liegende Mechanismus für die Freisetzung weiterhin unklar bleibt. UVA1–und PUVA1–Bestrahlung hatten einen inhibieren Effekt auf die Sekretion des Proteins. / Synthesis and release of FGF-2 from human dermal mast cells Fibroblast growth factor-2 (FGF-2) is a member of a large family of proteins. FGF-2 stimulates the growth and development of new blood vessels (angiogenesis) that contribute to the pathogenesis of several diseases (i.e. atherosclerosis), normal wound healing and tissue development. Mast cells are traditionally viewed as effector cells of immediate type hypersensitivity reactions. There is, however, a growing body of evidence that the cells might play an important role in the maintenance of tissue homeostasis and repair. In this present investigation we isolated MC from human tissue to investigate their FGF-2 synthesis and release after stimulation with different proinflammatory mediators. To detect FGF-2 we used ELISA and PCR technique. We could show the up-regulation of FGF-2 synthesis after stimulation with a-IgE, SP, IL-4, IL-6 and IL-8. Within the degranulation of MC there was a release of FGF-2 even though the mode of release still remains unclear. Through UV-light radiation we could show a downregulation of FGF-2 release.

In der vorliegenden Arbeit wurde die Rolle des Zytokins IFN-gamma in einer Th1-vermittelten Entzündungsreaktion untersucht. Ausgangspunkt war die Beobachtung, dass die Blockade des als proinflammatorisch beschriebenen Zytokins IFN-gamma zu einer chronischen Entzündung führte. Ziel war also das Erkennen und Verstehen der Regulationsmechanismen, sowie die Identifizierung beteiligter Zelltypen und beteiligter Moleküle. Mit Hilfe von Knochenmarkschimären konnte gezeigt werden, dass die Zelle, die von Th1-Zellen sekrektiertes IFN-gamma erkannte, haematopoietischen Ursprungs war. Zum weiteren Verständnis der Regulationsmechanismen wurden Tiere unter IFN-gamma-Blockade mit Tieren, die einen Kontrollantikörper erhielten, verglichen. Mittels Immunhistochemie konnte in Kontrolltieren eine starke Expression von iNOS am Ort der Entzündung nachgewiesen werden, während in Tieren, in denen IFN-gamma blockiert wurde, keine iNOS Expression nachzuweisen war. Mit Hilfe von iNOS-defizienten Mäusen konnte gezeigt werden, dass NO tatsächlich funktionell essentiell in der IFN-gamma abhängigen Selbstlimitation der Th1-vermittelten Entzündungsreaktion war. Weitere Charakterisierung der iNOS-exprimierenden Zellen mittels FACS-Analyse ergab, dass iNOS-produzierende Zellen den Oberflächenmarker CD11b exprimierten. Diese iNOS-produzierenden Zellen waren fast ausschließlich am Ort der Entzündung zu finden. Die funktionelle in vitro Charakterisierung dieser Zellen nach ex vivo Isolierung ergab, dass diese Zellen die Proliferation von CD4+ T-Zellen supprimierten und deshalb als Myeloide-Suppressor-Zellen bezeichnet werden können. Der hier untersuchte IFN-gamma vermittelte Regulationsmechanismus scheint auf andere T-Zell-Systeme übertragbar zu sein, da IFN-gamma Blockade in einer durch CD8+ Effektor-T-Zellen vermittelten Entzündung auch zu einer Verlängerung der Entzündung führte. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass das Zytokin IFN-gamma während der Effektorphase einer Immunreaktion wichtig für die Selbstlimitation ist. / The aim of the work was to understand the role of the cytokine IFN-gamma in a Th1 dependent inflammation. Starting point was the observation that the blockade of IFN-gamma, which is generally regarded as a proinflammatory cytokine, led to a more severe inflammation. We were therefore aiming at a better understanding of the mechanism of regulation, the identification of important cell types and downstream effector molecules. With the help of bone marrow chimeras we could show that the host cell which recognises IFN-gamma is of haematopoietic origin. For further understanding we compared animals under IFN-gamma neutralisation with control animals. Immunohistochemical staining revealed a strong expression of the enzyme iNOS in control animals whereas iNOS was merely detectable under IFN-gamma neutralisation. With the help of iNOS deficient animals we could show, that NO is indeed essential as downstream effector molecule. Further characterisation via FACS analysis showed that iNOS production was only observed among CD11b+ cells, roughly half of the iNOS expressing cells were also positive for GR-1. iNOS expression could only be detected at the site of inflammation. Functional in vitro characterisation of these cells after ex vivo isolation revealed that they suppressed the proliferation of CD4+ T cells. They can therefore be regarded as myeloid suppressor cells. To study whether the observed mechanisms of regulation are of any general importance, we looked at a DTH response mediated by CD8+ effector T cells and indeed we could observe a more severe inflammation under IFN-gamma neutralisation, although the effect was not quite as strong as in the Th1 mediated inflammation. In summary we could show, that the cytokine IFN-gamma is important in the limitation of the effector phase of an ongoing immune response.

Ein wichtiger Regulator der Lipolyse im Fettgewebe ist das sympathische Nervensystem. Über die Bedeutung präsynaptischer Faktoren (z.B. der lokalen Noradrenalinfreisetzung) des Fettgewebes ist jedoch wenig bekannt. Zudem sezerniert das Fettgewebe Signalmoleküle, die die lokale Lipolyse beeinflussen können, z.B. Angiotensin II (Ang II). Die Lipolyse hängt zudem von der Durchblutung und der Zellularität des Gewebes ab. Es wurde geprüft, ob (I) die lokale neuronale Noradrenalinfreisetzung die Durchblutung und den Stoffwechsel im subkutanen abdominalen Fettgewebe (SAF) beeinflußt und geschlechtsspezifische Unterschiede vorliegen, (II) Ang II die Durchblutung und den Stoffwechsel des SAF inhibiert, (III) Durchblutung und Stoffwechsel des SAF bei Schlanken von der Hautfaltendicke abhängen. 42 Normalgewichtige (18 Männer, 24 Frauen) wurden mit der Mikrodialysetechnik untersucht. Das adrenerge System des SAF wurde mit Isoproterenol (Iso) und Tyramin (Tyr) charakterisiert. Mittels Ethanol-Dilutionstechnik, [Glycerol], [Lactat] und [Glucose] im Dialysat wurden Änderungen in Durchblutung, Lipolyse, Glycolyse und Glucoseversorgung abgeschätzt. Die Hautfaltendicke wurde mittels Caliper-Technik bestimmt. Niedrigere Tyr-Dosen erhöhten die Lipolyse im SAF, die Durchblutung blieb konstant. Der Lipolyseanstieg war bei den Frauen größer als bei den Männern, war aber auch unter Iso bei den Frauen höher. Ang II verminderte zumindest im SAF der Frauen leicht die Durchblutung und indirekt die Lipolyse. Die Hautfaltendicke korrelierte geschlechtsunabhängig negativ-linear mit der Durchblutung und der Lipolyse. Die lokale neuronale Noradrenalinfreisetzung spielt eine wichtige Rolle in der Regulation der Lipolyse des SAF. Die geschlechtsspezifischen Unterschiede sind auf postsynaptische Faktoren zurückzuführen. Ang II beeinflußt die Durchblutung und die Lipolyse des SAF nur gering. Durchblutung und Stoffwechsel des SAF sind schon bei Normalgewichtigen mit zunehmender Hautfaltendicke vermindert. / The sympathetic nerve system is one important regulator of lipolysis. The regulatory role of neuronal transmitter release (e.g. of norepinephrine) and re-uptake in adipose tissue is only poorly understood. Furthermore, adipose tissue secretes hormones, e.g. angiotensin II (Ang II), which can affect adipose tissue lipolysis. Finally, lipolysis depends on blood flow and cellularity of adipose tissue. Aims of this thesis were (I) to characterize the impact of local neuronal norepinephrine release on blood flow and metabolism in subcutaneous abdominal adipose tissue (SAT) and to assess possible gender effects, (II) to proof if Ang II inhibits lipolysis and blood flow in SAT, and (III) to test if SAT thickness is negatively correlated with blood flow and metabolism even in non-obese subjects. 42 lean subjects (18 men, 24 women) were studied using microdialysis technique. Tyramine (Tyr) and isoproterenol (Iso) were used to characterize adrenergic response of SAT. Dialysate [ethanol], [glycerol], [lactate], and [glucose] were measured to assess tissue blood flow (ethanol dilution technique), lipolysis, glycolysis, and nutritive supply. Skin fold thickness was taken to assess thickness of SAT. During perfusion with lower Tyr doses, ethanol ratio remained unchanged, whereas lipolysis increased. The lipolytic response was higher in women vs. men, a gender difference was also observed for Iso-stimulated lipolysis. During perfusion with Ang II, blood flow and lipolysis decreased slightly at least in women. Skin fold thickness was negatively correlated with tissue perfusion and lipolysis without gender-specific differences. Neuronal norepinephrine release plays an important role in the regulation of lipolysis of SAT. The gender difference is explained by a difference in postsynaptic adrenergic sensitivity. Ang II has a minimal effect on local blood flow and metabolism. Increased SAT thickness is associated with reduced tissue perfusion and lipid metabolism, even in lean subjects.

Einleitung: Der Ischämie/Reperfusionsschaden (I/R) ist die wesentliche Ursache des frühen Transplantatversagens nach Lebertransplantation (LTx). Fettlebern sind dabei besonders betroffen. Freie Sauerstoffradikale spielen bei der Pathogenese eine zentrale Rolle. Die Morphologie der so versagenden Transplantatleber ist charakterisiert durch Entzündung, Nekrose und Apoptose. Endogene Radikalfänger wie die Superoxiddismutase (SOD), nicht aber exogen zugefuhrte, bauen freie Radikale ab. Das Ziel der vorgelegten Studien war es, im Modell der LTx von gesunden und verfetteten Lebern in der Ratte mittels adenoviralem Gentransfer von SOD den I/R zu vermindern, die Überlebensrate zu erhöhen und zugrunde liegende Mechanismen aufzuzeigen. Methoden: Bei Experimenten mit verfetteten Lebern wurde eine ausgeprägte Steatose der Spenderlebern durch Füttern einer Ethanol- und fettreichen Diät (Lieber-DiCarli) erzeugt. Explantierte Lebern wurden für 24 h konserviert und orthotop transplantiert. Einigen Spendern wurde 72 h vor Organentnahme Cu/Zn-SOD enthaltendes Adenovirus (Ad.SOD1) i.v. appliziert. Als Kontrollen dienten Fettlebern, welche mit dem Gen von b-Galaktosidase (Ad.lacZ) transfiziert wurden, oder aber gesunde Lebern. Untersuchungsparameter waren neben Transfektionsparametern die Transaminasen, histopathologische Morphologie, Überlebensraten, sowie die Aktivierung von Transkriptionsfaktoren und deren Kinasen. Freie Radikale wurden in der Galle mittels Elektronenspin-Resonanz-Spektroskopie nachgewiesen. In weiteren Experimenten wurden auch die mitochondriale und die extrazelluläre Isoform hinsichtlich ihrer protektiven Wirkung untersucht. Ebenso wurde die Auswirkung der freien Radikale auf die Regeneration nach Teillebertransplantation untersucht. Ergebnisse: 72 h nach Injektion von Ad.lacZ exprimierten etwa 80% aller Hepatozyten die b-Galaktosidase. In der Ad.SOD1 Gruppe war die Genexpression 3-fach, die Aktivität 12-fach erhöht. Im Vergleich zu den unbehandelten oder Ad.lacZ infizierten Empfängern von Fettlebern, stiegen die Transaminasen um etwa 50% bei der Ad.SOD1 Gruppe an. Alle Empfänger von Ad-SOD1 behandelten Fettlebern überlebten, hingegen nur 10% der Ad.lacZ Gruppe. Etwa 35% der Hepatozyten von Fettlebern waren nekrotisch, jedoch nur 10% in Ad.SOD1-behandelten Fettlebern. Ad.SOD1 halbierte die Freisetzung von freien Radikalen und minimierte die Aktivierung von NF-kB. Die Aktivität der Kinase IKK wurde nicht reduziert, der Anstieg der Aktivität von JNK jedoch komplett inhibiert. Die Freisetzung von TNFa wurde nicht beeinflußt. Als wirksamste Isoform hat sich die zytosolische erwiesen, die extrazelluläre ist nach Überexpression ohne protektive Wirkung. Die Leberregeneration läßt sich nach Transplantation durch SOD-Überexpression massiv anregen und das Organversagen bei kritischer Leberzellmasse vermeiden. Schlußfolgerung: Diese Studie zeigt erstmals die Wirksamkeit einer neuen Strategie zur Organprotektion fur gesunde Lebern und Fettlebern. Die Eliminierung von Sauerstoffradikalen spielt bei der Pathogenese eine Schlüsselrolle. Der adenoviraler Gentransfer von SOD stellt ein gangbares therapeutisches Verfahren für die Zukunft dar, um auch marginale, verfettete Organe vor reperfusionsbedingtem Versagen zu schützen. Dabei ist die zytosolische SOD am effektivsten. Auch bei der Teilleber-Transplantation ist diese Therapieform erfolgversprechend. / Background: Oxygen-derived free radicals play a central role in pathomechanisms of reperfusion injury after organ transplantation, and fatty livers are particularly susceptible. Endogenous radical scavenger systems such as superoxide dismutase (SOD) degrade toxic radicals; however, SOD is degraded rapidly when given exogenously. Therefore, the hypothesis that treatment of the donor liver with an adenoviral vector encoding the Cu/Zn-SOD gene (Ad.SOD1), or the Mn-SOD gene or the ec-SOD gene would lead to permanent gene expression and therefore protect the organ against injury and increase survival in a rat model of liver transplantation including fatty livers was tested. Transplantation of reduced-size livers may lead to a hypermetabolic state and increased production of oxygen radicals. Since oxygen radicals may cause liver injury and impair liver regeneration, we tested the hypothesis that overexpression of superoxide dismutase (SOD) in reduced-size livers (RSL) would accelerate regeneration and reduce injury in a rat model of transplantation of RSL. Methods: Donors received chow diet (untreated), high-fat diet, or ethanol-containing high-fat diet. Some donors were infected with Ad-SOD1, while untreated grafts and livers infected with the indicator gene lacZ encoding bacterial b-galactosidase (Ad.lacZ) served as controls. Some livers were harvested 72 hours later, reduced to 45% of weight, and transplanted. After liver transplantation, SOD activity and protein expression in liver, survival, histopathology, release of transaminases, free radical adducts in bile and activation of NF-kB, IkB kinase (IKK), Jun-N-terminal kinase (JNK) and TNFa were evaluated. Moreover, in transplanted split-livers regeneration was evaluated by Brdu-staining, and measurement of cyclinD1 and p21. Results: Approximately 80% of hepatocytes expressed b-galactosidase 72h after injection of Ad-lacZ. Moreover, SOD1 gene expression and activity were increased 3- and 10-fold in the Ad-SOD1 group, respectively. Following transplantation, 20-25% of rats treated with Ad.lacZ survived. In contrast, all SOD1-treated animals survived. Transaminases measured 8h after transplantation in Ad-SOD1 rats were only 40% of those in controls which increased 40-fold above normal values. Approximately 20% of hepatocytes in untreated and Ad.lacZ-infected organs were necrotic 8h after reperfusion, whereas necrosis was nearly undetectable in grafts from rats treated with Ad.SOD1. Free radical adducts were increased 2-fold in the ethanol group compared to untreated controls. Ad.SOD1 blunted this increase and reduced the activation of NF-kB, which was similar in untreated and ethanol-treated groups. Ad.SOD1 did not affect activity of IKK, but JNK activity was blunted. Release of TNFa was not affected. In recipients of Ad.SOD1-RSL survival was dramatically increased (100% vs. 20% in Ad.lacZ-RSL), and peak levels of AST/ALT and bilirubin levels were reduced by 75% and 87.5%, respectively (p

Hintergrund. L-Arginin spielt eine komplexe Rolle in der renalen Matrixexpansion, eingeschlossen der endogene Stoffwechsel der Aminosäure in Stickoxid (NO), Polyamine, L-Prolin und Agmatin. Bei Ratten mit einer induzierten Anti-Thy1-Glomerulonephritis (GN) ist gezeigt worden, dass die diätetische Gabe von L-Arginin die Überproduktion von transforming growth factor (TGF)-beta sowie die Matrixakkumulation limitieren konnte. Die vorliegende Studie testet die Hypothese, dass die günstigen Effekte auf die Überexpression von TGF-beta in vivo durch die Generierung von NO vermittelt wird. Methoden. Einen Tag nach Induktion einer Anti-Thy-1-Glomerulonephritis wurden männliche Wistar Ratten, die mit normal proteinhaltigen Futter ernährt worden sind, in die folgenden Gruppen zugeordnet worden: (1) normale Kontrollen; (2) GN; (3) GN-Arg [plus 500 mg L-Arginin/die]; (4) GN-Arg-NAME [plus 500 mg L-Arginin/die und 75 mg/die des NO-Synthase-Inhibitors Nitro-L-Arginin-Methyl-Ester (L-NAME) im Trinkwasser] und (5) GN-Molsi [plus 10 mg/die des NO-Donors Molsidomin]. In Versuchsprotokoll 1 wurde die Behandlung bis Tag 7, in Protokoll 2 bis Tag 12 nach Induktion der Glomerulonephritis durchgeführt. Analysiert wurden die Daten des systolischen Blutdrucks, die histologische glomeruläre Matrixexpansion, die Proteinurie sowie die glomeruläre mRNA- und Protein-Expression des Schlüsselfibrogens TGF-beta, des Matrixproteins Fibronektin und des Protease-Inhibitors Plasminogen-Aktivator-Inhibitor Typ 1(PAI-1). Ergebnisse. Die Blutdruckwerte zeigten sich normal in unbehandelten Anti-Thy-1-Tieren und nicht signifikant beeinflusst durch eine der Behandlungen. Verglichen mit unbehandelten, nephritischen Ratten, reduzierten die Gabe von L-Arginin sowie von Molsidomin signifikant die glomeruläre TGF-beta Überexpression und auch in ähnlichem Mass in beiden Studienprotokollen. Die günstigen Effekte von L-Arginin wurden durch gleichzeitige Blockade der NOS-Synthese mit L-NAME aufgehoben. Die glomeruläre Matrixakkumulation, Fibronektin und PAI-1 mRNA- und Protein-Expression folgten eng der TGF-beta-Expression. Die Proteinurie wurde durch keine der Behandlungen signifikant beeinflusst.Schlussfolgerung. Die vorliegende Studie zeigt, dass die antifibrotischen Effekte der Aminosäure L-Arginin in der normotensiven Anti-Thy-1-Glomerulonephritis der Ratte hauptsächlich über die endogene Produktion von NO vermittelt werden. Diese Daten lassen vermuten, dass NO in vivo die TGF-beta-Überexpression auf einem blutdruck-unabhängigen Weg limitiert und dass NO-Donoren sich günstig in der Behandlung von menschlichen fibrotischen Nierenerkrankungen auswirken könnten. / Background. L-arginine olays a complex role in renal matrix expansion, involving endogenous metabolism into nitric oxide (NO), polyamines, L-prolin and agmatine. Supplementing dietary L-arginine intake has been shown to limit transforming growth factor (TGF)-beta1 overproduction and matrix accumulation in rats with induced anti-thy1 glomerulonephritis (GN). The present study tests the hypothesis that this beneficial effect on in vivo TGF-beta overproduction is mediated via the generation of NO. Methods. One day after inducion of anti-thy1 GN, male wistar rats fed a normal protein diet were assigned to the following groups: (1) normal controls; (2) GN; (3) GN-Arg [plus 500 mg L-arginine/day]; (4) GN-Arg-NAME [plus 500 mg L-arginine/day and 75 mg/day of the NO synthase inhibitor nitro-L-arginine-methyl ester (L-NAME) in the drinking water] and (5) GN-Molsi [plus 10 mg/day of the NO donor molsidomine]. In protocol 1, treatment lasted until day 7 and in protocol 2 until day 12 after disease induction, respectively. Analysis included systolic blood pressure, proteinuria, a glomerular histologic matrix score and the glomerular mRNA and protein expression of the key fibrogen TGF-beta1, the matrix protein fibronectin and the protease inhibitor plasminogen activator inhibitor type 1 (PAI-1). Results. Blood pressure was normal in untreated anti-thy1 animals and not significantly affected by any of the treatments. Compared to nephritic rats, administration of both L-arginine and molsidomine reduced glomerular TGF-beta1 overexpression significantly and to a similar degree in both protocols, while the beneficial effect of L-arginine was abolished by concomitant NO synthesis inhibition. Glomerular matrix accumulation, fibronectin and PAI-1 mRNA and protein expression cloxely followed the expression of TGF-beta1. Proteinuria was not significantly affected by any treatment. Conclusion. The present study shows that L-arginine´s antifibrotic action in normothensive anti-thy1 GN is mainly mediated by endogenous production of NO. The data suggest that NO limits in vivo TGF-beta overexpression in a pressur-independent manner and that NO donors may be of benefit in the treatment of human fibrotic renal disease.

Mastzellen (MZ) reifen zu terminal differenzierten Zellen erst in peripheren Geweben. ATRA ist ein wesentlicher Regulator der Hämatopoese und kann auf positive wie auf negative Weise deren Differenzierung beeinflussen – die Qualität ist dabei häufig abhängig vom Reifegrad. Die Arbeit beschäftigte sich daher mit der Frage, ob die Effekte von ATRA auf MZ ebenfalls abhängig von deren Reifegrad sind. Unreife HMC-1 5C6 Zellen, differenziertere LAD 2 Zellen und reife kutane MZ (KMZ) wurden mit ATRA behandelt und die Effekte auf spezifische Mastzellmarker auf Protein- und mRNA-Ebene untersucht. Die Proteinexpression von c-kit, FceRI, Tryptase und Chymase wurde bei allen drei Zellsystemen herunterreguliert. Änderungen der Proteinexpression wurden qualitativ, wenngleich nicht immer quantitativ auf mRNA-Ebene reflektiert, d.h. es gab Marker, bei denen die Herunterregulation auf der einen oder anderen Ebene überwog. Eine genaue Quantifizierung der ATRA-Effekte auf die Tryptase und Chymase zeigte eine prozentual erheblich stärkere Herunterregulation der mRNA als des Proteins. Invers dazu war der Effekt bei c-kit, ein Effekt, der besonders deutlich bei HMC-1 5C6 auszumachen war. Zur Klärung, welcher Mechanismus der von der mRNA-Ebene unabhängigen Herunterregulation des c-kit-Proteins zugrunde liegt, wurden HMC-1 5C6 zusätzlich zu ATRA mit Inhibitoren fundamentaler Zellfunktionen inkubiert. Cycloheximid allein war dabei in der Lage, die Wirkung von ATRA zu imitieren. Es kann also vermutet werden, dass die starke Herunterregulation des Proteins im Vergleich zur mRNA einem translationellen Mechanismus folgt. Betrachtet man alle Effekte gemeinsam, so zeigte ATRA den stärksten Einfluss auf das am weitesten differenzierte Mastzellsystem, nämlich KMZ. Geringer waren die Effekte bei LAD 2, wohingegen bei HMC-1 5C6 das schwächste Ansprechpotential gegenüber ATRA gefunden wurde. Dies ist von besonderem Interesse, weil ATRA normalerweise wesentlich potenter auf unreif-proliferierende Systeme wirkt. ATRA hat auf humane MZ einen deutlich dedifferenzierenden Effekt, der weitgehend unabhängig vom Reifegrad der Zellen operiert. Die Effekte scheinen dabei in Abhängigkeit vom betrachteten Marker nicht auf die transkriptionelle Ebene beschränkt zu sein, sondern könnten auch einem translationellen Mechanismus unterliegen. / Mast cells (MC) are of hematopoietic origin but complete their differentiation exclusively within tissues. A large number of mediators positively or negatively affect the maturation process of MC. ATRA is a potential master regulator of haematopoiesis, where it primarily affects immature and proliferative leukocytes. Here, the effects of ATRA (3-7d) on MC that span different stages of maturation, i. e. immature-leukemic HMC-1 5C6 cells, intermediately matured LAD 2 cells, and terminally differentiated skin MC were analyzed. The expression of the lineage markers c-kit, FceRI, tryptase, chymase und histidindecarboxylase (HDC) was studied in parallel at protein level by flow-cytometric analysis and at mRNA level by RT-PCR. ATRA exposure led to a down-regulation at protein and at mRNA level of c-kit, FceRI, tryptase and chymase by all MC subtypes. Comparing protein and transcript levels, however, substantial differences between c-kit and the proteases were noted. c-kit down-regulation was more pronounced at protein level, whereas the opposite was found with proteases. Further analysis revealed the existence of a second mechanism of c-kit down modulation that proceeded rapidly and independently of mRNA changes. This pathway was restricted to immature MC and could be mimicked by cycloheximide, suggesting that altered translation may account for the phenomenon. Taken together, the study indicates that MC are significant target cells of ATRA throughout their lifespan, but that the molecular events underlying down-regulation of lineage markers may be shifted in the course of MC differentiation. The strongest effects of ATRA were observed in mature MC, while this accounts to a lesser degree for LAD 2 cells. In contrast, the immature and highly proliferating HMC-1 5C6 cells presented even less sensitive to ATRA. Therefore, ATRA has dedifferentiating potential towards human MC that is most pronounced in mature MC. Depending on the specific marker, protein down regulation can underlie various mechanisms. In this regard, c-kit seems to follow a translational rather than transcriptional inhibitory process.

In der vorliegenden Arbeit sollten Ziel-Proteine der Mikrotubulus-assoziierten PP2A gefunden werden. Anhand phänotypischer Ähnlichkeiten zwischen OS- und Greig-, Acrocallosal- bzw. Pallister-Hall-Syndrom-Patienten wurde eine mögliche Interaktion zwischen dem MID1-alpha4-PP2A-Komplex und GLI3, einem zentralen Transkriptionsfaktor der SHH-Signaltransduktionskaskade, postuliert. In einer Reihe von zellbiologischen und proteinbiochemischen Experimenten konnte gezeigt werden, dass sowohl die intrazelluläre Lokalisation des GLI3 als auch der Phosphorylierungsstatus von Fu, einem Interaktionspartner von GLI3, über den MID1-alpha4-PP2A-Komplex und Mikrotubulus-assoziierter PP2A-Aktivität reguliert werden. Erhöhte Aktivität der Mikrotubulus-assoziierten PP2A führt hierbei zur Dephosphorylierung von Fu und zu einer Akkumulation des GLI3 im Cytosol, während verringerte PP2A-Aktivität zu einer Anreicherung der hyperphosphorylierten Form des Fu und zur Akkumulation des GLI3 im Nukleus führt. Darüber hinaus konnte GSK3beta als die der Mikrotubulus-assoziierten PP2A entgegenwirkende Kinase identifiziert werden. Eine verringerte Aktivität der GSK3beta führt zur Dephosphorylierung von Fu und zu einer Akkumulation des GLI3 im Cytosol. Außerdem wurde in der vorliegenden Arbeit eine Interaktion zwischen GLI3 und der hyperphosphorylierten Form des Fu beschrieben. Die Hyperphosphorylierung von Fu wird über die gegenläufigen Aktivitäten der Mikrotubulus-assoziierten PP2A und GSK3beta reguliert. Durch die Interaktion des hyperphosphorylierten Fu mit cytosolischem, nicht phosphorylierten GLI3 wird dessen Phosphorylierung gesteuert. Phosphoryliertes GLI3 reichert sich im Zellkern an und die Transkription von SHH-Zielgenen wird induziert. Die in dieser Arbeit identifizierten Mechanismen sind ein möglicher zellbiologischer Hintergrund der Übereinstimmung in den klinischen Erscheinungsbildern von OS und Syndromen, die mit Genen der SHH-Signaltransduktionskaskade assoziiert sind. / Misregulation of microtubule-associated phosphatase 2A (PP2A) activity as a result of mutations in the ubiquitin ligase MID1 plays a central role in the pathogenesis of Opitz BBB/G syndrome (OS). Features typical for OS are shared by patients with mutations in GLI3 and PATCHED1 (PTC1), two members of the Sonic Hedgehog (SHH) pathway. These observations suggest that MID1 / PP2A may also be involved in the transduction of the SHH signal. Here we demonstrate that nuclear translocation of the transcription factor GLI3, a major effector of the SHH pathway, is regulated by the activity of the microtubule-associated pool of PP2A. This effect is reproduced pharmacologically by lithium chloride (LiCl), a potent inhibitor of glycogen synthase kinase 3beta (GSK3beta), and correlates with the phosphorylation status of human Fused (hFu), a GLI3 interaction partner. Our data suggest an antagonistic relationship between PP2A and GSK3beta as regulators of SHH signaling and provide a molecular basis for the phenotypic overlap between patients with OS and SHH pathway mutations.

"Soaring stress hormones hit fertility" (Hohe Spiegel an Stresshormonen mindern die Fertilität) titelt die British Broadcasting Corporation (BBC) online im Juni 2001. Stress ist als schwangerschaftsgefährdendes Element vielfach in klinischen Studien untersucht worden. Gegenstand dieser Arbeit war es, die durch Stress ausgelöste Abortkaskade immunologisch mit anderen Abortstimuli zu vergleichen und zu untersuchen, ob eine gemeinsame abortive "Endstrecke" über die Prothrombinase fibrinogen like protein 2 (fgl2) existiert. In den Versuchen im Mausmodell zeigte sich, dass der pathophysiologische Mechanismus, der zum Abort führt, entscheidend von dem Abort auslösenden Stimulus abhängt. So scheint Stress einen Abort primär über TNF-alpha und Apoptose zu vermitteln. Stark inflammatorische Reize, wie sie bei mikrobiellen Infektionen mit erhöhter Expression von LPS und erhöhten Werte an IL-12 auftreten, induzieren eine Koexpression von TNF-alpha und IFN-gamma. Die Ko-Expression dieser beiden Th1-Zytokinen scheint notwendig zu sein, um die Prothrombinase fgl2 heraufzuregulieren. Die klinischen Daten dieser Arbeit, die an Plazentagewebe von Patientinnen mit Spontanabort beziehungsweise einer Präeklampsie erhoben wurden, zeigen einen deutlichen, lokalen Anstieg des Th1-Zytokin TNF-alpha und eine vermehrte Expression von fgl2 Protein im Gefäßendothel im Vergleich zu Plazentagewebe von unkomplizierten Schwangerschaften. Gleichzeitig konnte eine deutliche Fibrinablagerung beobachtet werden. Eine solche Immunkonstellation könnte durchaus die erfolgreiche Implantation und die ausreichende Ernährung des heranwachsenden Embryos/Fötus einschränken und wichtige, pathophysiologische Grundlage für die Manifestation eines Spontanaborts oder einer Präeklampsie sein. / "Soaring stress hormones hit fertility" is the headline of the British Broadcasting Cooperation online in June 2001. Stress is known to be harmful during pregnancy as many clinical studies demonstrated. The aim of this work was to compare the immunological mechanism of a stress-induced abortion with other abortive stimuli and whether there exists a shared final route via up-regulation of fibrinogen-like protein 2 (fgl2). In the experiments in mice it turned out that the pathophysiological mechanism by which the abortion is mediated depend on the abortive stimuli. It has been demonstrated that stress induces the mRNA expression of TNF-alpha and increases apoptosis. Strong inflammatory stimuli as represented by the injection of IL-12, which is normally upregulated by bacterial LPS, induces the mRNA co-expression of TNF-alpha and IFN-gamma in comparison to normal pregnancies in mice. It seems that this co-expression of TNF-alpha and IFN-gamma is needed for induction of the novel prothrombinase fgl2. The clinical data of this work show an up-regulation of TNF-alpha as well as fgl2 in the pregnancy complications, spontaneous abortion and pre-eclampsia, especially in endothelial cells. This up-regulation was associated with an increase in fibrin deposition. Such an immune constellation might interfere with successful implantation as well as sufficient nutrition of the growing embryo/fetus. This could be one of the pathophysiological trigger for the manifestation of a spontaneous abortion or a pre-eclampsia.