Bedeutung der Matrixmetalloproteinasen 2 und 9 in der intestinalen Th1 Immunpathologie der Maus nach oraler Infektion mit Toxoplasma gondii

Abstract

Der Morbus Crohn ist eine multifaktorielle chronisch entzündliche Darmerkrankung, welche durch eine Th1- und eine Th17-Immunpatholgie gekennzeichnet ist. Aufgrund einer Barrieredysfunktion des Darmepithels kommt es zu einer nicht vollständig verstandenen Kaskade von Entzündungsmediatoren und Zytokinen, unter anderem mit Beteiligung von TNF-alpha, IFN-gamma, IL-1, IL-6 und IL-17. Als endständigen Mediatoren der finalen Gewebedestruktion wird den Matrixmetalloproteinasen eine entscheidende Rolle zugeschrieben. Die derzeit etablierte Therapie beschränkt sich größtenteils auf Symptomlinderung bzw. mittels der TNF-alpha-Antikörpertherapie auf eine Immunmodulation, welche jedoch häufig zu nicht unerheblichen Nebenwirkungen führt. Weitere nebenwirkungsärmere Therapie-optionen sind somit wünschenswert. Die orale Infektion der C57BL/6-Maus mit dem Parasiten T. gondii verursacht ebenfalls eine Th1-Immunpathologie einhergehend mit den o.g. Entzündungsmediatoren und eignet sich zur experimentellen Untersuchung der endständigen Mediatoren innerhalb der durch T. gondii initiierten Entzündungskaskade. Aufgrund der weitreichenden immunologischen Gemeinsamkeiten fungiert die Infektion der Maus mit T. gondii als Modell für den Morbus Crohn und bietet neben pathophysiologischen Erkenntnissen die Möglichkeit, neue Therapieoptionen zu eruieren. In dieser Arbeit konnte mittels immunhistologischer Färbungen die vermehrte Expression der MMP-2 und MMP-9 im terminalen Ileum von C57BL/6-Mäusen nach Infektion mit T. gondii gezeigt werden. Die Expression beider Gelatinasen steigt ab ca. Tag 3 post infectionem deutlich und bis Tag 8 signifikant an und betrifft in etwa gleichem Maße MMP-2 und MMP-9. Die Expression korreliert mit der Darmpathologie und dem Gewichtsverlust. Die Therapie sowohl mit spezifischen, als auch mit unspezifischen MMP-Inhibitoren verringert relevant die Darmpathologie und mäßig auch den Gewichtsverlust der infizierten C57BL/6-Mäuse. Die vorliegende Arbeit konnte somit die Bedeutung der MMP-2 und der MMP-9 für die Ausbildung einer Darmpathologie im Rahmen einer Th1-Immunreaktion im Mausmodell nach Infektion mit T. gondii nachweisen. Durch gezielte MMP-Inhibition bietet sich eine Therapiealternative zur Behandlung des Morbus Crohn. Berücksichtigt werden muss bei dieser neuen Therapieoption, dass nicht allein MMP-2 und MMP-9 zum Entstehen der Darmpathologie beitragen und dass es sich ebenfalls nicht um einen kurativen Ansatz handelt. Andere Faktoren wie beispielsweise die pathophysiologische Bedeutung der Darmflora und weitere exogene sowie endogene Komponenten, die ätiologisch mitverantwortlich sind, sollten in der Diskussion zu Therapiealternativen berücksichtigt werden.

Crohn´s disease is a multifactorial chronic inflammatory disease of the gut, which is characterized by a Th1-type- and a Th17-type-immunopathology. A dysfunction of the gut barrier is associated with a not fully understood cascade of inflammatory mediators and cytokines, among others TNF-alpha, IFN- gamma, Il-1, IL-6 und IL-17. An important role in the final tissue destruction is attributed to matrixmetalloproteinases as terminal mediators. At present the established therapy is mainly confined to alleviation of symptoms respectively concerning the TNF-alpha antibody therapy to immunmodulation, which however often leads to not inconsiderable side effects. Other therapies with less side effects are desirable. The oral infection of C57BL/6-mice with Toxoplasma gondii results in a Th1-type-immunopathology as well, characterized by the above-named inflammatory mediators and is suitable for the experimental study of terminal mediators within the inflammation cascade initiated by Toxoplasma gondii. Because of the extensive immunological similarities the oral infection of mice with Toxoplasma gondii serves as a model for Crohn´s disease and offers beside pathophysiological findings the possibility to investigate new therapy options. In this dissertation the increased expression of MMP-2 and MMP-9 in the terminal ileum of C57BL/6-mice following oral infection with Toxoplasma gondii could be shown using immunohistochemical staining. The expression of both gelatinases increases considerably on day 3 post infectionem and significantly until day 8. This concerns MMP-2 and MMP-9 to a similar extent. The expression correlates with intestinal pathology and loss of weight. Therapy with both specific and unspecific MMP-Inhibitors reduces intestinal pathology and loss of weight of Toxoplasma gondii-infected C57BL/6-mice considerably. Therefore the present paper could show the importance of MMP-2 and MMP-9 concerning the development of intestinal pathology in the context of a Th1-type-immunopathology in a mouse model following infection with Toxoplasma gondii. Direct MMP-Inhibition could serve as an therapy option for Crohn´s disease. However it has to be considerd that MMP-2 and MMP-9 are not the only mediators which contribute to intestinal pathology and that this would also not be a curative therapy. Other factors such as the pathophysiological impact of gut flora and other exogenic as well as endogenic components, which are etiologically jointly responsible, should be included in the discussion about therapy alternatives.