Inflammatory bowel disease (IBD) is a chronic inflammatory disorder of the mucosal immune system within the gastrointestinal tract. Systemic blockade of tumor necrosis factor (TNF) in IBD patients significantly ameliorates inflammation and induces tissue repair. However, the role of TNF during IBD remains not completely elucidated. In the current study we aimed to dissect the contribution of TNF produced by T cells and non-T cells in autoimmune colitis. To achieve this, we used genetic as well as pharmacological ablation of TNF from T cells during the T cell transfer model of colitis. Genetic ablation of T cell-derived TNF at the onset of colitis revealed that TNF produced by T cells exerts its pathogenic functions during colitis via controlling infiltration of inflammatory monocytes to the colon. To further dissect contribution of TNF expressed by T cells and non-T cells in full-blown colitis, we have designed a humanized TNF mouse model of autoimmune colitis, in which mice express human TNF by donor T cells, whereas host cells produce murine TNF or conversely. Application of anti-human TNF drugs allows elucidating the contribution of TNF from T cells and non-T cells during established disease. We show that TNF from T cells is pathogenic during established colitis, since neutralizing T cell-derived TNF significantly ameliorated colitis, while TNF from non-T cells was dispensable and its blockade did not alter the course of disease. Furthermore, T-TNF exerts its pathogenic actions via chemokine-mediated control of inflammatory monocytes homing to the colon. Additionally, TNF produced by T cells upregulated soluble IL-22 receptor (IL-22BP) expression that resulted in diminished bioactive IL-22 in the colon, thus limiting epithelial cell repair and proliferation. Finally, concurrent blockade of T-TNF and IL-22 reduced inflammation due to less monocyte infiltration, but abrogated epithelial proliferation, suggesting that TNF derived from T cells directly controls homing of inflammatorily monocytes to the colon and T-TNF regulation of epithelial repair is regulated via interference with the IL-22/IL-22BP axis. Altogether, we describe a novel model for studying the effects of various anti-hTNF drugs and show that T cell-derived TNF is pathogenic during established colitis by regulating monocyte infiltration and limiting IL-22-induced epithelial repair.
Als chronisch-entzündliche Darmerkrankungen (CED) werden persistierende Entzündungen der Schleimhaut des Gastrointestinaltraktes bezeichnet, die mit einer erhöhten Produktion von Zytokinen assoziiert sind. Die systemische medikamentöse Behandlung von CED Patienten mit monoklonalen Antikörpern, die das Zytokin Tumornekrosefaktor (TNF) neutralisieren, zeigt gute Erfolge, die exakte Rolle von TNF bei CED ist jedoch ist immer noch nicht genau verstanden. Im Rahmen dieser Arbeit untersuchten wir welche verschiedenen Zelltypen während einer bestehenden Darmentzündung TNF produzieren und somit zum Fortschreiten der Krankheit beitragen. Zu diesem Zweck verwendeten wir das auf den Transfer von naïven T-Zellen basierende Colitismodell und entfernten T -Zell-generiertes TNF entweder genetisch oder durch die Gabe von Medikamenten. Interessanterweise zeigten die Mäuse, die mit T-Zellen von T-TNF KO Tieren transferiert wurden, einen deutlich milderen Krankheitsverlauf aufgrund einer geringeren Infiltration von Monozyten in die Darmschleimhaut. Des Weiteren entwickelten wir ein neues Mausmodell, welches auf der Produktion von humanem TNF beruht und es so ermöglicht, die Rolle von T-Zell-TNF und TNF anderer Zelltypen während einer bereits bestehenden Darmentzündung genauer zu untersuchen. In diesem Modell exprimieren die transferierten T-Zellen ausschließlich humanes TNF, während alle anderen Zelltypen murines TNF produzieren oder umgekehrt. Die Anwendung verschiedener TNF-Blocker neutralisiert selektiv zelltypspezifisches TNF und so kann deren Beitrag zur Krankheitsprogression untersucht werden. Unsere Ergebnisse zeigten, dass von T-Zellen produziertes TNF während bestehender Colitis pathogen wirkt und die selektive Blockade von T-TNF die Symptome der Colitis deutlich verbessert, wohingegen TNF von anderen Zellen keinen Einfluss auf den Krankheitsverlauf hat. Die pathogene Wirkung von T-TNF beruht auf der Regulation der Chemokinexpression und der damit verbundenen Infiltration von Monozyten in den Darm. Darüber hinaus induziert T-TNF die Hochregulierung der Expression des löslichen IL-22 Rezeptors (IL-22BP) und führt so zur Reduktion von bioaktivem IL-22 im Darm, was wiederum in einer verminderten Regenerationsfähigkeit der Epithelschicht resultiert. Die gleichzeitige Blockade von T-TNF und IL-22 reduzierte die Entzündung aufgrund verminderter Monozyteninfiltration, jedoch wurde auch die Proliferation des Epitheliums eingeschränkt. Diese Daten lassen vermuten, dass T-TNF direkt das Homing der Monozyten in die Darmschleimhaut steuert, während die Wundheilung des Epitheliums durch T-TNF über die IL-22 /IL-22BP-Achse reguliert wird. Zusammengefasst präsentieren wir in dieser Arbeit ein neues humanisiertes Mausmodell, um die Wirkmechanismen verschiedener TNF Inhibitoren zu untersuchen und zeigen, dass von T-Zellen generiertes TNF während autoimmuner Colitis pathogen wirkt, indem es die Monozyteninfiltration reguliert und die IL-22-vermittelte Reparatur des Epitheliums einschränkt.
