Die Bedeutung von IL-18-bindendem Protein in der Toxoplasma gondii-induzierten Immunpathologie des Ileums

Abstract

Chronisch entzündliche Darmerkrankungen (M. Crohn, Colitis ulcerosa) sind häufige Erkrankungen, deren Ätiologie bisher nicht ausreichend geklärt ist. Aktuelle therapeutische Möglichkeiten können nur den Verlauf der Erkrankung beeinflussen, eine Heilung ist derzeit nicht möglich. Zudem bergen die verwendeten Substanzen das Risiko zum Teil erheblicher Nebenwirkungen und Risiken, wie z.B. der Reaktivierung einer latenten Tuberkulose, sodass neue therapeutische Optionen nötig sind. Experimentelle Untersuchungen bei Tieren und Menschen weisen auf eine überschiessende Immunreaktion (Immunpathologie) als Ursache dieser Erkrankungen hin. Beim M. Crohn scheint vor allem eine pathologische Th1-Immunantwort vorzuliegen, im Rahmen derer den Zytokinen IL-12, IL-18, IFN- und TNF-α eine bedeutende Rolle zufällt. Kürzlich wurde ein regulatorisches Zytokin, IL-18bp beschrieben, welches das proinflammatorische IL-18 inhibieren kann. In verschiedenen Tiermodellen der Kolitis-Erkrankungen konnte durch die Behandlung mit IL-18bp ein Therapieerfolg erzielt werden. Während jedoch die pathologischen Veränderungen des M. Crohn vorwiegend im distalen Ileum lokalisiert sind, gibt es nur wenige experimentelle Modelle, in denen sich die Immunpathologie im Dünndarm manifestiert. Im hier verwendeten Modell der oralen Infektion mit dem intrazellulären Parasiten Toxoplasma gondii wird eine Th1-Immunpathologie im Ileum der Maus ausgelöst, die weitreichende Parallelen zum immunpathologischen Geschehen beim M. Crohn aufweist. In der vorliegenden Arbeit wurde daher die Bedeutung von IL-18bp als Therapie zur Blockade überschiessender Th1-Immunreaktionen im Toxoplasma-Infektionsmodell untersucht. Neben der Untersuchung des therapeutischen Effekts wurde auch der Einfluß der Therapie mit IL-18bp auf die Immunabwehr gegen T. gondii, die Dosisabhängigkeit des therapeutischen Effekts, sowie die Affinität von humanem IL-18bpa zu murinem IL-18 untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Behandlung mit IL-18bp die Schwere der Entzündungsreaktion mildern kann, ohne diese jedoch vollständig zu unterdrücken. Ein Einfluss auf das lokale und systemische Zytokinmilieu bzw. die antiparasitäre Aktivität des Immunsystems wurde nicht beobachtet. Eine Dosisabhängigkeit konnte hier nicht festgestellt werden. Die Bindung von IL-18 an immobilisiertem IL-18bp zeigte eine sehr hohe Affinität. Zusammenfassend weisen diese Daten darauf hin, dass IL-18bp die Immunpathologie im Rahmen der T. gondii-induzierten Ileitis der Maus mildern kann, ohne dabei die Immunabwehr gegen T. gondii zu beeinflussen. IL-18bp könnte also in Zukunft eine sicherere Behandlungsoption bei M. Crohn oder anderen Th1-Immunpathologien sein. Weitere Untersuchungen müssen zeigen, ob die in der vorliegenden Arbeit erhobenen Befunde bei anderen Modellen der Entzündung verifiziert werden können, und ob eine therapeutische Blockade von IL-18 bei Patienten mit M. Crohn effektiv und sicher ist.

Inflammatory bowel diseases (IBD) like Crohn´s disease (CD) or Ulcerative Colitis (UC) are rather common diseases. Ethiology is not yet fully understood. In therapy of these diseases there is a high risk of severe side effects, such as reactivation of latent tuberculosis. So, additional therapeutic options are needed. Experimental models of IBD are indicating uncontrolled immunoreactions as crucial for the development of IBD. CD seems to be a Th1-type immunopathology with production of the cytokines IL-12, IL-18, IFN- and TNF-α. Recently, a new regulatory cytokine was isolated from human urine, IL-18 binding protein (IL-18bp). IL-18bp binds and inhibits biological functions of IL-18. In various murine models of IBD immunopathology could be ameliorated by the use of IL-18bp. While pathology of CD is located rather in the distal ileum, most models create pathology in the colon. Here I worked in a model of peroral infection with Toxoplasma gondii. Peroral infection with Toxoplasma gondii results in a Th1-type immunopathology characterized by small intestinal necrosis and is dependent on IL-18. In the present study we investigated whether treatment with IL-18 binding protein (IL-18bp) prevents ileal pathology. We observed increased expression of IL- 18bp in intestinal biopsies of mice following infection. Whereas small intestines of control mice showed severe necrosis with complete destruction of the small intestinal architecture mice treated with IL-18bp daily displayed only mild inflammatory changes including flattening of villi and edema in the space between epithelium and lamina propria. Small intestinal parasite loads and concentrations of proinflammatory cytokines did not differ in control and IL-18bp-treated mice. Binding of IL-18 to immobilized IL-18bp revealed a remarkably slow dissociation rate indicating high affinity. Taken together, IL-18bp ameliorated intestinal pathology without impairing antimicrobial responses to Toxoplasma gondii. Further investigations are needed to show if treatment with IL-18bp is a safe and useful alternative in treatment of IBD.