dc.contributor.author
Winsauer, Caroline
dc.date.accessioned
2018-06-07T21:39:21Z
dc.date.available
2015-07-22T12:05:07.183Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/8228
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-12427
dc.description
1 Summary 7 2 Zusammenfassung 9 3 Introduction 11 3.1 The biology of tumor
necrosis factor 11 3.2 TNF exerts its biological functions via TNFR1 and TNFR2
receptors 14 3.3 Mouse models to study autoimmune disorders associated with
elevated TNF levels 20 3.4 Anti-TNF therapy – a powerful treatment with side
effects 25 3.5 Protective and pathogenic functions of TNF in vivo 27 3.6
Inflammatory bowel disease 32 3.7 Crohn´s disease and ulcerative colitis are
the major forms of IBD 32 3.8 Causes and risk factors for development of IBD
32 3.9 The mucosal immune response in IBD 34 3.10 Anti-TNF therapy – a potent
treatment for IBD 38 3.11 Mouse models to study colitis 40 3.11.1 Chemically
induced mouse models for intestinal inflammation 40 3.11.2 Genetically
engineered models for intestinal inflammation 42 3.11.3 Adoptive transfer
model of intestinal inflammation 45 4 Aim of the study 47 5 Results 48 5.1 TNF
is pathogenic during experimental colitis 48 5.2 T-TNF drives colitis severity
via regulation of homing of inflammatory monocytes 50 5.3 A novel humanized
TNF mouse system to study the role of TNF during established colitis 56 5.4 T-
TNF, but not TNF from other cells, is pathogenic during established colitis 62
5.5 Blockade of T-TNF induces epithelial cell repair 66 5.6 T-TNF limits IL-
17A production from T cells and controls monocyte infiltration to the colon 67
5.7 T cell-derived TNF regulates expression pattern of chemokines and
cytokines in the colon 73 5.8 T-TNF modulates IL-22 levels in the colon via IL
22BP 77 5.9 T-TNF limits pSTAT3 signaling and production of antimicrobial
peptides from epithelium 80 5.10 IL-22 controls proliferation and tissue
repair upon T TNF blockade 83 5.11 Monocyte infiltration to the colon is
dependent on T TNF, but independent of IL-22 87 5.12 Reduced IL-22BP
expression in the absence of TNF in naive mice 88 6 Materials and Methods 89
6.1 Buffers, media and solutions 89 6.2 Mice 90 6.3 Mouse genotyping 91 6.4
Isolation of CD4+CD45RBhiCD25- T cells 93 6.5 Colitis induction and monitoring
94 6.6 Treatment of colitic mice 94 6.7 Organ isolation 94 6.8 Histological
examination 95 6.9 Colonic explants 95 6.10 Cell isolation 95 6.11 Cell
activation 96 6.12 Flow cytometry 96 6.13 ELISA 98 6.14 Multiplex Immunoassay
98 6.15 RNA preparation of colonic samples and cells 100 6.16 Reverse
transcription and cDNA synthesis 100 6.17 Quantitative Real-time PCR 100 6.18
Statistical analysis 102 7 Discussion 103 8 Appendix 111 9 Abbreviations 113
10 References 115 List of Publications 140 Curriculum vitae 141
dc.description.abstract
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.
de
dc.description.abstract
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.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
anti-TNF therapy
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
The contribution of TNF from distinct cellular sources to autoimmune colitis
dc.contributor.inspector
Prof. Dr. Oliver Daumke
dc.contributor.inspector
Prof. Dr. Wolfgang Schuster
dc.contributor.inspector
Dr. Olga Makarova
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Thomas Blankenstein
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Sergei Nedospasov
dc.date.accepted
2015-06-19
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000099663-6
dc.title.translated
TNF, das von verschiedenen Zelltypen produziert wird, und dessen Rolle in
autoimmuner Colitis
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000099663
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000017328
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access