Der Einfluss von Antituberkulotika auf die Reifung und Funktion humaner dendritischer Zellen

Abstract

Die Tuberkulose ist eine weltweit verbreitete Infektionskrankheit, die meistens mit einer Kombinationstherapie aus Rifampicin, Ethambutol, Isoniazid und Pyrazinamid behandelt wird. Bei Resistenzen gegen eines der anderen Antibiotika wird Moxifloxacin als Alternative eingesetzt. Immunmodulatorische Effekte von Moxifloxacin auf Monozyten wurden zuvor gezeigt. Der Einfluss von Moxifloxacin sowie anderer Antituberkulotika auf die Reifung und Funktion von DCs wurde jedoch noch nicht untersucht und war deshalb Gegenstand der vorliegenden Arbeit. Hierzu wurden aus humanen Monozyten unreife DCs gewonnen und anschließend über 48 Stunden mit Mtb-Ag allein oder in Kombination mit Moxifloxacin (1 µg/ml, 5 µg/ml oder 10 µg/ml), Isoniazid (1 µg/ml, 3 µg/ml oder 6 µg/ml), Ethambutol (1 µg/ml, 3 µg/ml oder 6 µg/ml) oder Rifampicin (5 µg/ml, 15 µg/ml oder 30 µg/ml) inkubiert. Es wurde jeweils die mittlere Serumkonzentration sowie eine kleinere und doppelt so hohe Konzentration gewählt. Nach 12 Stunden, 24 Stunden und 48 Stunden wurden Überstände entnommen, um die Konzentrationen von IL-12p40, IL-12p70, IL-10, IL-23 und TNF-α zu untersuchen. Nach 48 Stunden wurden außerdem die phänotypische Reifung der DCs mittels Durchflusszytometrie und deren T-zellstimulierendes Potential in MLRs untersucht. Das verwendete Mtb-Ag aktivierte humane DCs, was durch eine vermehrte Expression der Oberflächenmoleküle CD25, CD80, CD83 und CD86 gezeigt wurde. Außerdem wurde die Sekretion von IL-12p40, IL-10 und TNF-α induziert, wohingegen IL-12p70 und IL-23 nicht vermehrt sezerniert wurden. Die mit Mtb-Ag aktivierten DCs bewirkten zudem eine verstärkte T-Zellstimulation im Vergleich zu nicht aktivierten DCs. Moxifloxacin inhibierte konzentrationsabhängig die durch Mtb-Ag induzierte TNF-α, IL-12p40 und IL-10 Produktion der DCs und reduzierte die Expression von CD25 und CD83. Isoniazid (6 μg/ml) reduzierte ausschließlich die CD25 Expression, wohingegen Ethambutol sowohl die CD25 Expression als auch die IL-10 und TNF-α Sekretion inhibierte. Rifampicin (30 μg/ml) steigerte die CD25 und CD83 Expression und die IL-12p40 Sekretion (15 μg/ml und 30 μg/ml). Eine IL-12p70 und IL-23 Sekretion wurde durch keines der eingesetzten Antibiotika induziert. Keines der Medikamente hatte einen Einfluss auf die Fähigkeit der DCs, allogene T-Zellen zu aktivieren. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Moxifloxacin, Ethambutol und Rifampicin einen Einfluss auf die phänotypische Reifung und die Zytokinsekretion von Mtb-Ag aktivierten DCs besitzen, wohingegen Isoniazid ausschließlich die CD25 Expression reduziert. Die gezeigten Daten legen somit nahe, dass Moxifloxacin, Ethambutol, Rifampicin und Isoniazid die Funktion von DCs beim Menschen verändern können. Da diese Medikamente häufig in Kombination eingesetzt werden, sollte nachfolgend untersucht werden, welche Effekte die Kombination der getesteten Antibiotika auf DCs in vitro und in vivo hat.

Tuberculosis is a worldwide spread infection treated mostly with a combination of rifampicin, ethambutol, isoniazid, and pyrazinamide. In case of resistance to one of these drugs, moxifloxacin is used as an alternative. Immunomodulatory effects of moxifloxacin on monocytes have previously been shown. The effect, however, of moxifloxacin or other antituberculous drugs on the maturation and function of DCs have not been studied thus far and was therefore the subject of this paper. For this purpose, immature DCs were generated from human monocytes and incubated for 48 hours with Mtb-Ag alone or in combination with moxifloxacin (1 µg/ml, 5 µg/ml or 10 µg/ml), isoniazid (1 µg/ml, 3 µg/ml or 6 µg/ml), ethambutol (1 µg/ml, 3 µg/ml or 6 µg/ml) or rifampicin (5 µg/ml, 15 µg/ml or 30 µg/ml). For each drug, the mean serum concentration, a lower one and a twofold higher concentration were chosen. After 12 hours, 24 hours, and 48 hours supernatants were harvested to determine the concentrations of IL-12p40, IL-12p70, IL-10, IL-23, and TNF-α. Furthermore, the phenotypic maturation was analyzed with flow cytometry at 48 hours as well as the T-cell stimulating potential in mixed leukocyte reactions. The Mtb-Ag employed activated human DCs, which was shown in an increased expression of CD25, CD80, CD83, and CD86. In addition, the secretion of IL-12p40, IL-10 and TNF-α was induced while IL-12p70 and IL-23 were not produced. DCs activated with Mtb-Ag furthermore induced an increased T-cell stimulation compared to unstimulated DCs. Moxifloxacin inhibited at a concentration-dependent manner the TNF-α, IL-12p40, and IL-10 production of DCs induced by Mtb-Ag and decreased the expression of CD25 and CD83. Isoniazid (6 µg/ml) reduced solely the CD25 expression whereas ethambutol decreased the CD25 expression as well as the IL-10 and TNF-α secretion. Rifampicin (30 µg/ml) increased the CD25 and CD83 expression and the IL-12p40 secretion (15 µg/ml and 30 µg/ml). None of the antibiotics studied had an effect on the production of IL-12p70 or IL-23 or an influence on the property of the DCs to activate allogen T cells. In conclusion, moxifloxacin, ethambutol, and rifampicin have an effect on the phenotypic maturation and the cytokine secretion of Mtb-Ag activated human DCs while isoniazid exclusively reduces the CD25 expression. These data suggest that moxifloxacin, ethambutol, rifampicin, and isoniazid may modify the function of DCs in humans. Since these drugs are commonly applied in combination, it should be subsequently examined, which effects the combination of the antibiotics tested may have on DCs in vitro and in vivo.