Lokale Immunantwort bei einer Helicobacter pylori Infektion im Rahmen einer Impfstudie

Abstract

Einleitung: Die Infektion mit dem magensaftresistenten Bakterium Helicobacter pylori (H. pylori) ist bis heute eine der wichtigsten Ursachen für Gastritiden und gastroduodenale Ulzera und stellt einen bedeutenden Risikofaktor für das Magenkarzinom dar. Angesichts der Zunahme von Antibiotika-Resistenzen wäre die Entwicklung einer zuverlässigen Impfung gegen H. pylori ein entscheidender Fortschritt in der Prophylaxe gastrointestinaler Erkrankungen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war im Rahmen einer Impfstudie gegen Helicobacter pylori, in Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut (MPI) für Infektionsbiologie Berlin und der Charité-Universitätsmedizin Berlin, die Rolle der natürlichen Forkhead-Box-Protein P3 (FOXP3) exprimierenden regulatorischen T-Lymphozyten (Treg) in der Mukosa von Antrum und Duodenum für den Schutz vor einer H. pylori-Persistenz sowie für die Immunmodulation während einer Infektion zu untersuchen. Zudem sollte das Zytokinmuster der antiinflammatorischen Zytokine Interleukin-4 (IL-4) und Interleukin-10 (IL-10) sowie des immunmodulatorischen Zytokins Interferon-γ (INFγ) und des proinflammatorischen Zytokins Tumornekrosefaktor-α (TNFα) im Verlauf der Infektion aufgezeigt werden. Methoden: 43 gesunde H. pylori negative Probanden wurden randomisiert und in drei Gruppen eingeteilt. Untersucht wurden der H. pylori Urease A/B exprimierende Impfstoff (DB2) bei 11 Pro-banden, der ein H. pylori spezifisches Antigen HP231 exprimierende Impfstoff (DB4) bei 11 Pro-banden und eine Kontrollgruppe mit 21 Probanden, welche nur Adjuvans, Typhoral® L, eine orale Vaccine gegen Typhus, erhielten. Alle Probanden erhielten sechs Wochen nach der Impfung eine Dosis von 105 Bakterien des Challenge-Stammes (H. pylori Baylor Stamm). Die histopathologischen Befunde der Antrum- und Duodenum- Schleimhautbiopsien wurden vor und während der Infektion aufgezeigt. Mittels Immunhistochemie wurde die Expression der FOXP3+ Treg in den Antrum- und Duodenum-Biopsien untersucht. Die Bestimmung der Zytokine (INFγ, TNFα, IL-4 und IL-10) aus den Biopsieüberständen erfolgte mittels Multiplex-Analysen mit den Cytometric bead array (CBA) gefolgt von Analyse mittels Durchflusszytometrie. Ergebnisse: Von 43 Probanden gelang insgesamt 9,3% (4 Probanden) die Infektion zu eradizieren. Davon war ein Proband aus der Gruppe DB4; drei Probanden waren aus der Kontrollgruppe. Für die FOXP3+ Treg sowie für die sezernierten Mengen aller vier Zytokine (INFγ, TNFα, IL-4 und IL-10) ergaben sich im Verlauf der Infektion keine statistisch signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Impfgruppen und der Kontrollgruppe. Die Eradizierer wiesen jedoch ein moderat von den Nicht-Eradizierern abweichendes Zytokin- und FOXP3-Muster auf. Schlussfolgerung: Die Impfstoffe DB2 und DB4 hatten keinen protektiven Einfluss auf die H. pylori-Infektion. Anhand der Ergebnisse ist nicht hinreichend möglich zu beurteilen, auf welche Weise es den Eradizierern gelang, die Infektion zu bekämpfen. Jedoch wird die Hypothese, dass eine erfolgreiche Eradikation mit einer Unterstützung der Th1-Antwort zusammenhängen müsse, bestätigt.

Introduction: Infection with the bacterium Helicobacter pylori (H. pylori) is still one of the leading causes of gastritis and gastro-duodenal ulcer and predisposes to risk for gastric cancer. Considering the increasing prevalence of resistance to antibiotics, the development of a reliable vaccine against H. pylori infections would constitute a major advance in the prevention of gastrointestinal illnesses. The objective of this work, which was carried out as part of a collaborative Helicobacter pylori vaccine study of the Max Planck Institute (MPI) for Infection Biology in Berlin and the Charité University Medicine Berlin, was to identify and characterize the role of forkhead box protein P3 (FOXP3)-expressing regulatory T lymphocytes (Treg) in the antral and duodenal mucosa in the pro-tection against H. pylori persistence and in the immunomodulation during infection. The work in-cludes the analysis of expression patterns of anti-inflammatory cytokines interleukin-4 (IL-4) and interleukin-10 (IL-10), of the immunomodulatory cytokine interferon-γ (INFγ), and of the pro-inflammatory cytokine tumor necrosis factor α (TNFα) during the course of an infection. Methods: 43 healthy H. pylori-negative participants were randomly assigned to three groups. Eleven participants received the H. pylori Urease A/B vaccine (DB2), another 11 participants received a vaccine with the H. pylori-spezific antigen HP231 (DB4), and a control group of 21 participants received the adjuvant only (Typhoral® L, an oral typhoid vaccine). All participants received a dosis of 105 bacteria of the H. pylori Baylor strain six weeks after vaccination. Histopathological examina-tions of the antral and duodenal mucosa biopsies were performed before and during the infection. Expression of FOXP3+ Treg in the antrum and duodenum was assessed with immunohistochemistry. Cytokine concentrations (INFγ, TNFα, IL-4 und IL-10) in the biopsy supernatants were measured via multiplex analyses using the Cytometric bead array (CBA), followed by flow cytometry. Results: Four of the 43 (9.3%) eradicated the infection (one participant from the DB4 group and three participants from the control group). There were no significant between- group differences regarding either FOXP3+ Treg or cytokine levels (INFγ, TNFα, IL-4 und IL-10) during the course of the infection. Participants successfully eradicating H. pylori exhibited, however, moderate alterations of cytokine and FOXP3 patterns. Conclusion: The DB2 and DB4 vaccines had no protective influence on H. pylori infection. The present results do not provide sufficient information with respect to a potential mechanism underly-ing H. pylori eradication. The study nevertheless provides further support for the hypothesis that successful eradication involves the Th1 immune response.