There is increasing evidence that chronic inflammation is tightly linked to diseases associated with endothelial dysfunction, including the induction of aberrant angiogenesis. While leukocytes have been described as mediators of inflammation-associated angiogenesis, the effects of direct chronic endothelial activation have not been addressed in this context. Using an uncleavable mutant of the transmembrane form of tumor necrosis factor-α (TNF-α), we have established models of stable TNF-α expression in endothelial cells in vitro and in transgenic mice in vivo. In the in vitro model, continuous endothelial activation leads to increased leukocyte cellular adhesion molecule expression and intracellular reactive oxygen species, hallmarks of a proinflammatory and dysfunctional endothelium. In addition, stable expression of TNF-α in endothelial cells increased angiogenic sprout formation in the presence but also in the absence of angiogenic growth factors. The partial neutralization of this effect by TNF-α antibodies and the inability of conditioned media from stable TNF-α-expressing endothelial cells to induce angiogenic activities in control endothelial cells suggest that this effect does not require expression of additional autocrine factors, but is an autonomous effect of the transmembrane TNF on the endothelial cells. Furthermore, using the Matrigel plug assay in vivo, increased angiogenesis was observed in endothelial TNF-α-expressing transgenic versus control mice. In conclusion, chronic inflammatory changes mediated by TNF-α can induce angiogenesis in vitro and in vivo, suggesting endothelial cell activation as a direct link between inflammation and angiogenesis. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

We here provide a brief summary of the characteristics of transient receptor potential channels (TRPs) identified in corneal tissue layers and cells. In general, TRPs are nonselective cation channels which are Ca ²⁺ permeable. Most TRPs serve as thermosensitive molecular sensors (thermo-TRPs). Based on their functional importance, the possibilities are described for drug-targeting TRP activity in a clinical setting. TRPs are expressed in various tissues of the eye including both human corneal epithelial and endothelial layers as well as stromal fibroblasts and stromal nerve fibers. TRP vanilloid type 1 (TRPV1) heat receptor, also known as capsaicin receptor, along with TRP melastatin type 8 (TRPM8) cold receptor, which is also known as menthol receptor, are prototypes of the thermo-TRP family. The TRPV1 functional channel is the most investigated TRP channel in these tissues, owing to its contribution to maintaining tissue homeostasis as well as eliciting wound healing responses to injury. Other thermo-TRP family members identified in these tissues are TRPV2, 3 and 4. Finally, there is the TRP ankyrin type 1 (TRPA1) cold receptor. All of these thermo-TRPs can be activated within specific temperature ranges and transduce such inputs into chemical and electrical signals. Although several recent studies have begun to unravel complex roles for thermo-TRPs such as TRPV1 in corneal layers and resident cells, additional studies are needed to further elucidate their roles in health and disease.

Patienten mit chronischem Nierenversagen leiden sowohl klinisch als auch subklinisch unter Entzündungsepisoden. Um einen Frühindikator der Mikroinflammation zu finden, wurde die Expression funktioneller monozytärer Oberflächenantigene (HLA-DR, CD14, CD16, TLR2 (extra-, intrazellulär), TLR4 (extra-, intrazellulär), CD80, CD86), das Zytokinexpressionsprofil (IL1, IL6, IL10, TNFa, TGFb) und der ultrastruktrurelle Phänotyp des Monozyten in vivo bzw. in vitro untersucht. Dabei wurde strikt zwischen der Membranproteinexpression auf antiinflammatorischen (CD14++CD16-), proinflammatorischen (CD14++CD16+, CD14dimCD16+) und CD14+ bzw. CD16+ Monozyten unterschieden und parallel die Serumspiegel von Parathormon (PTH), C-reaktivem Protein (CRP), Calcium und Phosphor untersucht. Inwieweit monozytäre Aktivierungsmarker zum immunologischen Monitoring geeignet sind, sollte vergleichend zwischen Gesunden, Hämodialyse-(HD)- und Peritonealdialyse-(CAPD)-Patienten untersucht werden. Zusätzlich wurde die Expression in einem in-vitro-Zellkulturmodell vergleichend betrachtet. Der Serum-PTH-Spiegel fiel nach Injektion des Vitamin D-Derivates Paricalcitol, der Serumcalciumspiegel stieg signifikant innerhalb des oberen Referenzbereiches bei Patienten mit sekundärem Hyperparathyroidismus drei Wochen nach Beginn der Therapie. Die HLA-DR, extrazelluläre TLR2, intrazelluläre TLR4, CD80, CD86 Expression fiel nach Paricalcitolinjektion. Paricalcitol erhöhte die Anzahl antiinflammatorischer und erniedrigte die Anzahl proinflammatorischer Monozyten. Beim ultrastrukturellen Vergleich zeigte sich eine deutliche Häufung von elektronendichten Granula bei Paricalcitol-inkubierten Zellen im in-vitro-Versuch. Hierbei handelt es sich mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit um Lysosomen, was die These einer erhöhten phagolysosomalen monozytären Aktivität unter Paricalcitol-Inkubation stützt. Sowohl bei 48- als auch bei 72-stündiger Inkubation in Primärzellkultur wirkte Paricalcitol antiinflammatorisch, indem es Aktivierungsmarker des Monozyten (HLA-DR, TLR2 (extrazellulär), TLR4 (extrazellulär)), die Anzahl proinflammatorischer Monozyten und die Synthese proinflammatorischer Zytokine (IL1, IL6, TNFa) supprimierte. Dialysepatienten unterliegen einem erhöhten Eintrag von Endotoxin (=LPS) über die Dialysemembran, das in der Regel durch Bindung an den LPS-Rezeptor (=CD14) detoxifiziert wird. Dieser wird nicht nur nach LPS Inkubation, sondern v.a. nach Paricalcitol Inkubation vermehrt exprimiert. LPS erhöhte die Anzahl der proinflammatorischen Monozyten in Zellkultur und reflektierte damit den steady state des HD-Patienten. Aktivierungsmarker von Monozyten unterschieden sich zudem bei vergleichender Betrachtung zwischen CAPD-, HD-Patienten und Gesunden und außerdem im Vergleich vor und nach HD. Die intrazelluläre TLR2 und TLR4 Expression von CAPD-Patienten und HD-Patienten war gegenüber Gesunden erniedrigt, während die CD14 Expression signifikant erhöht war. HD-Patienten zeigten einen erhöhten Anteil proinflammatorischer Monozyten vergleichend zu Gesunden aber auch zu Patienten unter CAPD-Substitutionstherapie. Unmittelbar nach HD fielen die proinflammatorischen Monozyten, während v.a. die Expression von extrazellulärem TLR2, intrazellulärem TLR2 und intrazellulärem TLR4 stieg. Somit unterliegt der HD-Patient einer stärkeren Mikroinflammation als der CAPD-Patient. CAPD-, HD- und auch Patienten mit sekundärem Hyperparathyroidismus zeigen Zeichen einer Mikroinflammation. Dabei war CRP (derzeitiger Routineparameter) kein probates diagnostisches Mittel der Entzündung bei CAPD- und HD-Patienten, des Weiteren nicht geeignet zwischen beiden Patientengruppen zu unterscheiden. Die Verteilung der monozytären Subpopulationen und Expression monozytärer Aktivierungsmarker unterschied sich hinreichend zwischen CAPD- und HD-Patienten. Paricalcitol moduliert funktionelle monozytäre Antigene und Zytokine in vivo und in vitro und wirkt damit der Mikroinflammation und dem Immundefekt des CNI-Patienten entgegen. Der Monozyt wirkt ambivalent und initiiert seine „eigene“ Gegenregulation zur Inflammation, die beim Patienten unter Nierenersatztherapie Endotoxin-vermittelt ist. Vitamin D-Derivate wie Paricalcitol wirken nicht nur auf die Calcium-Phosphat-Homöostase sondern auch immunmodulatorisch, indem sie auf monozytäre Antigene, wie Rezeptoren der angeborenen Immunabwehr, Einfluss nehmen.

The principle of trained immunity represents innate immune memory due to sustained, mainly epigenetic, changes triggered by endogenous or exogenous stimuli in bone marrow (BM) progenitors (central trained immunity) and their innate immune cell progeny, thereby triggering elevated responsiveness against secondary stimuli. BM progenitors can respond to microbial and sterile signals, thereby possibly acquiring trained immunity-mediated long-lasting alterations that may shape the fate and function of their progeny, for example, neutrophils. Neutrophils, the most abundant innate immune cell population, are produced in the BM from committed progenitor cells in a process designated granulopoiesis. Neutrophils are the first responders against infectious or inflammatory challenges and have versatile functions in immunity. Together with other innate immune cells, neutrophils are effectors of peripheral trained immunity. However, given the short lifetime of neutrophils, their ability to acquire immunological memory may lie in the central training of their BM progenitors resulting in generation of reprogrammed, that is, “trained”, neutrophils. Although trained immunity may have beneficial effects in infection or cancer, it may also mediate detrimental outcomes in chronic inflammation. Here, we review the emerging research area of trained immunity with a particular emphasis on the role of neutrophils and granulopoiesis.

Modularität ist ein wiederkehrendes Thema in biologischen Netzwerken, in denen sich unabhängige Elemente wiederholen und neu zusammensetzen, um neue Funktionen zu erzeugen. In der angeborenen Immunität sind supramolekular organisierende Zentren (SMOCs) ein Beispiel für Modularität, die durch eine ligandeninduzierte komplexe Selbstassemblierung gekennzeichnet sind und deren Signalkomponenten in ihrer lokalen Konzentration zunehmen. Das Myddosom ist ein SMOC, das sich als Reaktion auf den Liganden IL-1, ein wichtiges proinflammatorisches Zytokin, zusammensetzt. Der Myddosom-vermittelte IL-1-Signalweg wurde mit biochemischen Methoden umfassend charakterisiert, doch Informationen zur Dynamik sind weiterhin begrenzt. Es gibt widersprüchliche Berichte darüber, wie die Proteine des IL-1-Signalwegs zusammengesetzt werden, und es ist nicht bekannt, ob die Komplexe des IL-1-Signalwegs wieder abgebaut werden. In dieser Arbeit wurde die Dynamik der Myddosom-vermittelten IL-1-Signaltransduktion untersucht, wobei eine völlig neue Hochdurchsatz-Bildanalyse-Pipeline, eine Phasenporträtanalyse, ein neuartiger Mikroskopie-Assay und CRISPR/Cas9-editierte lebende Lymphomzelllinien kombiniert wurden. Hier zeige ich, dass der Aufbau des IL-1-Signalwegs sequenzielle Schritte, eine ligandeninduzierte De-novo-Oligomerisierung, Proteine, die die Oligomergröße regulieren, und zwei Module umfasst: das Myddosom und die NF-κB-Signalosome. Das stromaufwärts gelegene Myddosom-Signalosom (MyD88, IRAK4, IRAK1, TRAF6, TAB2) erscheint zuerst, zeigt keine Erholung in FRAP-Experimenten und zeigt eine positive interne Rückkopplung. Das nachgeschaltete NF-κB-Signalosom (HOIL1, NEMO, RelA, A20) erscheint später, erholt sich nach FRAP und reguliert das Myddosom-Signalosom negativ. Ich zeige auch zum ersten Mal, dass sich der IL-1-Signalweg nach Überschreiten eines kritischen stöchiometrischen Verhältnisses auflöst und dass dynamische Gleichungen den Zusammenbau und den Abbau nachbilden können. Diese Ergebnisse zeigen, wie ein SMOC-abhängiger Signalweg Modularität zur Regulierung einsetzt. Das Verständnis von Signalisierungsmodulen ist von großer Bedeutung für die Aufklärung der regulatorischen Schaltkreise in biologischen Netzwerken. Meine Hochdurchsatz-Pipeline bietet einen vielversprechenden Ansatz, um dieses Ziel zu erreichen. / Modularity is a recurring theme in biological networks where independent elements repeat and shuffle to produce novel functions. In innate immunity, supramolecular organizing centers (SMOCs) are an example of modularity, characterized by ligand-induced complex self-assembly, and signaling components increase in local concentration. The Myddosome is a SMOC that assembles in response to the ligand IL-1, a vital proinflammatory cytokine. The Myddosome-mediated IL-1 signaling pathway has been extensively characterized using biochemical methods, yet dynamic information remains limited. There are conflicting reports of how the IL-1 pathway proteins assemble, and it is unknown whether IL-1 pathway complexes disassemble. This thesis investigated the Myddosome-mediated IL-1 signal transduction dynamics, combining a completely new high-throughput image analysis pipeline, phase portrait analysis, a novel microscopy assay, and CRISPR/Cas9-edited live lymphoma cell lines. Here, I show that the IL-1 pathway assembly has sequential steps, ligand-induced de novo oligomerization, proteins regulating oligomer size, and two modules: the Myddosome and NF-κB signalosomes. The upstream Myddosome signalosome (MyD88, IRAK4, IRAK1, TRAF6, TAB2) appears first, has no FRAP recovery, and shows positive internal feedback. The downstream NF-κB signalosome (HOIL1, NEMO, RelA, A20) appears later, recovers after FRAP, and negatively regulates the Myddosome signalosome. I also show, for the first time, that the IL-1 pathway disassembles after crossing a critical stoichiometric ratio, and that dynamical equations can recapitulate assembly-disassembly. These results demonstrate how a SMOC-dependent pathway uses modularity to achieve regulation. Understanding signaling modules holds significant implications for elucidating the regulatory circuitry in biological networks. My high-throughput pipeline offers a promising approach to achieving this objective.

Background: Mechanical ventilation (MV) inflicts stress on the lungs, initiating or increasing lung inflammation, so-called ventilator-induced lung injury (VILI). Besides overdistention, cyclic opening-and-closing of alveoli (atelectrauma) is recognized as a potential mechanism of VILI. The dynamic stretch may be reduced by positive endexpiratory pressure (PEEP), which in turn increases the static stretch. We investigated whether static stretch modulates the inflammatory response of rat type 2 alveolar epithelial cells (AECs) at different levels of dynamic stretch and hypothesized that static stretch increases pro-inflammatory response of AECs at given dynamic stretch. - Methods: AECs, stimulated and not stimulated with lipopolysaccharide (LPS), were subjected to combinations of static (10, 20, and 30%) and dynamic stretch (15, 20, and 30%), for 1 and 4 h. Non-stretched AECs served as control. The gene expression and secreted protein levels of interleukin-6 (IL-6), monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1), and macrophage inflammatory protein 2 (MIP-2) were studied by real-time polymerase chain reaction (RTqPCR) and enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), respectively. The effects of static and dynamic stretch were assessed by two-factorial ANOVA with planned effects post-hoc comparison according to Šidák. Statistical significance was considered for p < 0.05. - Results: In LPS-stimulated, but not in non-stimulated rat type 2 AECs, compared to nonstretched cells: 1) dynamic stretch increased the expression of amphiregulin (AREG) (p < 0.05), MCP-1 (p < 0.001), and MIP-2 (<0.05), respectively, as well as the protein secretion of IL-6 (p < 0.001) and MCP-1 (p < 0.05); 2) static stretch increased the gene expression of MCP-1 (p < 0.001) and MIP-2, but not AREG, and resulted in higher secretion of IL-6 (p < 0.001), but not MCP-1, while MIP-2 was not detectable in the medium. - Conclusion: In rat type 2 AECs stimulated with LPS, static stretch increased the proinflammatory response to dynamic stretch, suggesting a potential pro-inflammatory effect of PEEP during mechanical ventilation at the cellular level.

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In this work, the influence of the second messenger cAMP on the functional plasticity of M-DC8+ dendritic cells (DC) was examined. The marker M-DC8 defines a population of native DC first described in blood. After their isolation, M-DC8+ DC acquire a mature CD83+ phenotype during a short culture ex vivo. After a challenge with LPS and IFN-g, M-DC8+ DC secrete large amounts of the proinflammatory cytokines IL-12(p70) and TNF-a surpassing by far other DC populations and monocytes. Due to their preferential induction of TH1-dominated T cell responses, M-DC8+ DC might play a role in the pathogenesis of inflammatory diseases. Different cAMP-elevating agents suppressed the proinflammatory cytokine production and enhanced the secretion of anti-inflammatory IL-10. Activity of phosphodiesterase (PDE) 4, the most important cAMP-hydrolysing enzyme in immune cells, was detected and RT-PCR revealed the expression of PDE4 subtypes 4A, 4B and 4D in M-DC8+ DC, whereas 4C was not detectable. The PDE4-specific inhibitors AWD12-281 and Roflumilast were then used to elevate cAMP concentrations. These substances have been proven to be efficient in anti-inflammatory therapies. In the presence of PDE4 inhibitors, the LPS/IFN-g-induced production of IL-12 and TNF-a was decreased by 90 % and 60 %, respectively, whereas the IL-10-release was doubled. These effects were only observed, if the PDE4 inhibitors where present from the beginning of the culture. The inhibition of the IL-12 secretion was reverted using an a-IL-10-receptor antibody. PDE4 inhibitor-treated M-DC8+ DC showed a reduced capacity to polarize TH1-cells, which was demonstrated analysing culture supernatants by ELISA and by single-cell analysis detecting intracellular IFN-g und IL-4. These results suggest that PDE4 inhibitors may not only be useful in the therapy of TH2-mediated diseases but also in TH1-dominated indications such as multiple sclerosis and Crohn´s disease. Despite the shift of the cytokine profile, the in vitro maturation of M-DC8+ DC was not affected by PDE4 inhibitors. The expression of CD83, CD80, CD86, MHC-molecules as well as CD54 and CD58, was assessed by FACS analysis. Correspondingly, in the presence of AWD12-281, M-DC8+ DC efficiently stimulated the proliferation of allogeneic CD4+CD45RA+ T-cells. In the second part of this study, the effects of an inhibition of cAMP-synthesis in M-DC8+ DC were analyzed. Two adenylyl cyclase (AC) inhibitors, 2,5-Dideoxyadenosine and SQ22536, clearly hampered the in vitro maturation of M-DC8+ DC. The expression of the DC maturation marker CD83 could be reconstituted using the stable cAMP-analogon 8-Br-cAMP. Measuring the intracellular cAMP concentration in M-DC8+ DC, initially low cAMP-levels were observed, but within 30 min the concentration raised and returned to original levels within 2 hrs. Blocking the cAMP synthesis by AC inhibitors, the LPS/IFN-g-induced production of IL-12, TNF-a and IL-10 was strongly reduced. Furthermore, it was demonstrated that M-DC8+ DC can only release IL-12 after a transient elevation of cAMP, i.e. they acquire a &amp;quot;license&amp;quot;. Such a regulation of the IL-12 production has not been described before. Protein kinase A is an important effector molecule of cAMP. Inhibiting its activity resulted in a reduced expression of the DC maturation marker CD83 and a lower cytokine production underlining the importance of cAMP-signalling for the activation of M-DC8+ DC. In conclusion, this study provides evidence for a new concept of the immune-regulatory function of cAMP. Here, cAMP is essentially involved in the initial activation and maturation of DC and enables them to secrete large amounts of IL-12 and TNF-a upon stimulation with a TLR ligand. Conversely, a long-term elevation of cAMP-concentrations inhibits the proinflammatory effector functions of M-DC8+ DC and can induce anti-inflammatory responses by enhancing the secretion of IL-10. / In dieser Arbeit wurde der Einfluss des second messengers cAMP auf die funktionelle Plastizität von M-DC8+ dendritischen Zellen (DC) untersucht. Der Oberflächenmarker M-DC8 definiert eine zunächst im Blut beschriebene Population nativer DC. Nach ihrer Isolation erlangen M-DC8+ DC während einer kurzen Kultur einen maturen CD83+ Phänotyp. Nach Stimulation mit LPS und IFN-g produzieren native M-DC8+ DC deutlich höhere Mengen der proinflammatorischen Zytokine IL-12(p70) und TNF-a als andere DC-Populationen oder Monozyten. Dies resultiert in einer Programmierung TH1-dominierter T-Zellantworten. M-DC8+ DC könnten daher an der Pathogenese entzündlicher Krankheiten beteiligt sein. Unterschiedliche cAMP-erhöhende Substanzen supprimierten die proinflammatorische Zytokinproduktion und verstärkten gleichzeitig die Sekretion des anti-inflammatorischen IL-10. In M-DC8+ DC konnte die Aktivität von Phosphodiesterase (PDE) 4, dem wichtigsten cAMP-hydrolysierenden Enzym in Immunzellen, nachgewiesen werden. Durch RT-PCR wurde die Expression der PDE4-Subtypen 4A, 4B und 4D gezeigt, nicht aber 4C. Zur Erhöhung der cAMP-Konzentration wurden dann die PDE4-spezifischen Inhibitoren AWD12-281 und Roflumilast eingesetzt, deren klinische Effizienz bei anti-inflammatorischen Therapien belegt ist. Auch diese Substanzen verringerten die LPS/IFN-g-induzierte Produktion von IL-12 und TNF-a durch M-DC8+ DC um 90 % bzw. 60 %, während die IL-10-Freisetzung etwa verdoppelt wurde. Diese starken Effekte konnten nur erzielt werden, wenn die PDE4-Inhibitoren von Beginn der Kultur an eingesetzt wurden. Die Hemmung der IL-12-Sekretion wurde in Gegenwart eines a-IL-10-Rezeptor-Antikörpers aufgehoben. Unter dem Einfluss von PDE4-Inhibitoren war die TH1-Programmierung durch M-DC8+ DC deutlich reduziert, was sowohl durch die Analyse der Zellüberstände mittels ELISA als auch auf Einzelzell-Ebene durch intrazelluläre Detektion von IFN-g und IL-4 nachgewiesen wurde. Diese Ergebnisse legen nahe, dass PDE4-Inhibitoren nicht nur für TH2-vermittelte Erkrankungen sondern auch für TH1-dominierte Indikationen wie Multiple Sklerose oder Morbus Crohn von Nutzen sein könnten. Trotz der starken Modulation des Zytokinprofils blieb die in vitro-Ausreifung M-DC8+ DC unbeeinflusst von PDE4-Inhibitoren. Untersucht wurde die Expression von CD83, CD80, CD86, MHC-Molekülen, CD54 und CD58 mittels FACS-Analyse. Entsprechend induzierten M-DC8+ DC auch in Anwesenheit von AWD12-281 die Proliferation allogener CD4+CD45RA+ T-Zellen. Im zweiten Teil der Arbeit wurde untersucht, wie sich die Blockade der cAMP-Synthese auf M-DC8+ DC auswirkt. Zwei Adenylatcyclase-Inhibitoren, 2,5-Dideoxyadenosine und SQ22536, hemmten die in vitro-Maturation von M-DC8+ DC deutlich. Die CD83-Expression wurde mit 8-Br-cAMP rekonstituiert. Messungen der intrazellulären cAMP-Konzentration in unbehandelten M-DC8+ DC zeigten initial niedrige cAMP-Spiegel, die innerhalb von 30 min anstiegen und nach 2 h wieder auf das Ausgangsniveau abfielen. Die LPS/IFN-g-induzierte Produktion von IL-12, TNF-a und IL-10 wurde durch AC-Inhibitoren deutlich vermindert. M-DC8+ DC erhalten nur nach einer transienten cAMP-Erhöhung die &amp;quot;Lizenz&amp;quot; IL-12 freizusetzen. Eine derartige Regulation der IL-12-Sekretion ist bisher nicht beschrieben. Eine Hemmung des cAMP-Effektormoleküls Proteinkinase A resultierte in der reduzierten Expression des DC-Maturationsmarkers CD83 und einer verringerten Zytokinproduktion. Dies unterstreicht die Bedeutung von cAMP für die Aktivierung M-DC8+ DC. Zusammenfassend gibt diese Arbeit am Beispiel nativer humaner DC Anhalt für ein neues Konzept der immunregulatorischen Funktion von cAMP. Hierbei ist cAMP wesentlich an der Ausreifung von M-DC8+ DC beteiligt, woraufhin diese große Mengen IL-12 und TNF-a sekretieren können. Dagegen wirkt eine langfristige cAMP-Erhöhung durch die Induktion von IL-10 anti-inflammatorisch.

Die niedrige Inzidenz chronisch-entzündlicher Darmerkrankungen (CED) in ostasiatischen Ländern im Vergleich zu Westeuropa und den USA könnte auf unterschiedliche Lebensstile und Ernährungsgewohnheiten zurückzuführen sein. Asiaten nehmen mit der Nahrung viel höhere Mengen an Isoflavonen zu sich als Europäer und US-Amerikaner. Diese sind in der Lage, wie natürliche Östrogene an Östrogenrezeptoren (ER) zu binden. Für das Östrogen 17β-Östradiol (E2) sowie selektive Liganden des ERβ sind antiinflammatorische Wirkungen im Darm bereits nachgewiesen worden. Diese Arbeit untersuchte in Modellsystemen für CED die antiinflammatorischen Eigenschaften von Isoflavonen, speziell von Genistein, und stellte einen Vergleich mit synthetischen ER-selektiven Liganden sowie E2 her, um die Involvierung der beiden ER-Subtypen zu evaluieren. In tierexperimentellen Studien wurde der Einfluss der Testsubstanzen auf Ausprägung und Verlauf einer Kolitis in zwei Nagermodellen (HLA-B27 transgene Ratte und TNBS-induzierte Kolitis) analysiert. Ein Ernährungsexperiment, in dem eine Gruppe der Tiere bereits in utero sowie postnatal über Muttermilch und Futter hohen Phytoöstrogenspiegeln ausgesetzt war, zeigte wider Erwarten keine antiinflammatorischen Effekte auf die akute Ausprägung der induzierten Kolitis. Stattdessen waren die untersuchten Parameter bei dieser Ernährungsform gegenüber prä- und postnatal normal ernährten Tieren verstärkt. Dagegen bewirkte oral verabreichtes Genistein in der chronischen Phase der TNBS-induzierten Kolitis eine Unterdrückung der Entzündungsparameter im Darm. Die subkutane Verabreichung von Genistein, eines steroidalen ERβ-selektiven Agonisten, oder von E2 führte hingegen zu keiner signifikanten Einflussnahme auf die untersuchten Parameter in der akuten Phase der Inflammation. Zur Charakterisierung der molekularen Grundlagen einer antiinflammatorischen Wirkung von E2, synthetischen ER-selektiven Agonisten und Genistein wurden in vitro Studien mit Kolonkarzinomzelllinien (HT-29 und Caco-2) durchgeführt. Hierzu wurden die Zellen mit Interleukin-1β (IL-1β) stimuliert, was eine Induktion der inflammationsassoziierten Gene Cyclooxygenase-2 und Interleukin-6 auf mRNA Ebene bewirkte. Bis auf Genistein konnten für die getesteten Substanzen keine antiinflammatorischen Effekte auf die mRNA-Expression der induzierten Markergene beobachtet werden. Genistein bewirkte in Caco-2 Zellen eine Hemmung der untersuchten Gene. Weitere Analysen ergaben, dass die beiden Zelllinien ER nur schwach bzw. gar nicht exprimieren. Eine Transfektion von HT-29 Zellen mit ERα führte zu einer deutlichen Hemmung der Expression der Markergene durch E2, während eine Transfektion mit ERβ lediglich einen schwach hemmenden Effekt bewirkte. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit legen nahe, dass die niedrigen CED-Inzidenzraten in Ostasien wohl nicht allein auf dem dortigen hohen Isoflavonkonsum beruhen, sondern auch anderen Komponenten des Lebensstils zuzuschreiben sind. Dennoch deutet sich an, dass das Genistein, bei oraler Administration, die Regeneration des geschädigten Darmgewebes im chronischen Erkrankungsverlauf unterstützen und damit auch zur Prävention von Kolonkarzinomen beitragen könnte. Bei antiinflammatorischen Effekten von ER-Liganden spielt die Transaktivierung von ER eine entscheidende Rolle. Die Wirkung von Genistein in untransfizierten Caco-2 Zellen legt jedoch auch die Teilnahme weiterer Mechanismen nahe, die noch zu untersuchen sind. Vor diesem Hintergrund erscheinen weiterführende Untersuchungen zum Einsatz von steroidalen ER-Agonisten und Genistein bei CED und den zugrunde liegenden Mechanismen als sinnvoll.

Non-resolving inflammation plays a critical role during the transition from renal injury towards end-stage renal disease. The glucocorticoid-inducible protein annexin A1 has been shown to function as key regulator in the resolution phase of inflammation, but its role in immune-mediated crescentic glomerulonephritis has not been studied so far. Methods: Acute crescentic glomerulonephritis was induced in annexin A1-deficient and wildtype mice using a sheep serum against rat glomerular basement membrane constituents. Animals were sacrificed at d5 and d10 after nephritis induction. Renal leukocyte abundance was studied by immunofluorescence and flow cytometry. Alterations in gene expression were determined by RNA-Seq and gene ontology analysis. Renal levels of eicosanoids and related lipid products were measured using lipid mass spectrometry. Results: Histological analysis revealed an increased number of sclerotic glomeruli and aggravated tubulointerstitial damage in the kidneys of annexin A1-deficient mice compared to the wildtype controls. Flow cytometry analysis confirmed an increased number of CD45+ leukocytes and neutrophil granulocytes in the absence of annexin A1. Lipid mass spectrometry showed elevated levels of prostaglandins PGE2 and PGD2 and reduced levels of antiinflammatory epoxydocosapentaenoic acid regioisomers. RNA-Seq with subsequent gene ontology analysis revealed induction of gene products related to leukocyte activation and chemotaxis as well as regulation of cytokine production and secretion. Conclusion: Intrinsic annexin A1 reduces proinflammatory signals and infiltration of neutrophil granulocytes and thereby protects the kidney during crescentic glomerulonephritis. The annexin A1 signaling cascade may therefore provide novel targets for the treatment of inflammatory kidney disease.