Immune mediators in samples of aqueous humor in patients with primary and recurrent ocular toxoplasmosis

Abstract

Toxoplasmosis is a worldwide endemic parasitic disease which is a common cause of visual impairment. Ocular infection with Toxoplasma gondii (T. gondii) leads to the production of antibodies, cytokines and chemokines as part of the immune response in the affected person’s aqueous humor. We compared patterns of cytokines and chemokines in aqueous humor samples from patients with primary and recurrent ocular toxoplasmosis (OT). Our results point to a T helper (Th) 1 cell-driven immune response in both primary and recurrent OT. Of 27 immune mediators (including cytokines, chemokines and growth as well as angiogenetic and wound-healing factors) analyzed, we found in pOT ten and in rOT six to be significantly elevated compared to the control group. Furthermore we could find noticeable correlations between clinical characteristics and immune mediator concentrations in aqueous humor. We detected a positive correlation between concentrations of IL-7 (p=0.026), IL-13 (p=0.045), VEGF (p=0.045) and IL-10/IFN-γ (p=0.003) and age at consultation. The number of recurrences of OT correlated negatively with the age at first manifestation (p=0.007). Interestingly and for the first time, we could observe that recurrent OT is characterized by reduced immune mediator concentrations of IL-7 (p=0.031) and IL-9 (p=0.046) in human aqueous humor. However, we could not find any correlation between size of active lesions and the 27 measured immune mediator concentrations. According to our results, decreased concentrations of IL-7 and IL-9 may possibly be linked to reactivation of the infection. This may have therapeutic implications for secondary prophylaxis with prolonged administration of medications and monitoring of these patients in order to prevent further recurrences. However, further studies analyzing IL-7 and IL-9 concentrations in aqueous humor of OT patients are essential to substantiate these findings and may result in establishing biomarker panels for these two cytokines.

Die Toxoplasmose ist eine weltweit endemische parasitäre Erkrankung, die eine verbreitete Ursache für eine Visusbeeinträchtigung darstellt. Die okuläre Infektion mit Toxoplasma gondii (T. gondii) führt zu der Produktion von Antikörpern, Zytokinen und Chemokinen im Rahmen der Immunantwort im Kammerwasser der infizierten Patienten. Wir haben die Zytokin- und Chemokinmuster im Kammerwasser von Patienten mit primärer und rezidivierender okulärer Toxoplasmose (OT) verglichen. Unsere Ergebnisse weisen auf eine Th–Zell-1-vermittelte Immunantwort sowohl bei primärer als auch rezidivierender OT hin. Von den analysierten 27 Immunmediatoren (Zytokine, Chemokine und Zellwachstumsfaktoren sowie wundheilungs- und gefäßwachstumsfördernde Faktoren) waren bei der pOT zehn und bei der rOT sechs im Vergleich zu den Kontrollen im Kammerwasser signifikant erhöht. Desweiteren konnten wir auffällige Korrelationen zwischen Klinik und Immunmediatorkonzentrationen im Kammerwasser feststellen. Wir konnten eine positive Korrelation zwischen den Konzentrationen von IL-7 (p=0.026), IL-13 (p=0.045), VEGF (p=0.045) und IL-10/IFN-γ (p=0.003) und Alter bei Vorstellung in der Klinik detektieren. Die Anzahl der Rezidive von OT korrelierte negativ mit dem Alter bei Erstmanifestation. Interessanterweise und erstmals haben wir beobachten können, dass die rezidivierende OT durch reduzierte Immunmediatorkonzentrationen von IL-7 (p=0.031) und IL-9 (p=0.046) im Kammerwasser charakterisiert ist. Bezüglich der Größe der aktiven Läsionen und der Immunmediatorkonzentrationen konnten wir allerdings keine Korrelation finden. Unseren Ergebnissen zur Folge könnten reduzierte Konzentrationen von IL-7 und IL-9 mit einer Reaktivierung der Infektion verbunden sein oder könnten durch diese ausgelöst werden. Dies kann therapeutische Folgen für die Sekundärprophylaxe mit verlängerter Verabreichung von Medikamenten und engmaschigen Kontrolluntersuchungen der Patienten haben, um einem Rezidiv der OT vorzubeugen. Es sind jedoch weitere prospektive Studien zur Analyse der Konzentrationen von IL-7 und IL-9 Konzentrationen im Kammerwasser von OT Patienten notwendig, um diese Ergebnisse und Hypothesen zu untermauern, und diese könnten möglicherweise zur Etablierung von Biomarker Assays dieser beiden Zytokine führen.