Der Einfluss von Interleukin 17E auf die Expression immunomodulatorischer und osteogener Faktoren bei humanen parodontalen Ligamentzellen

Das menschliche Immunsystem spielt eine bedeutende Rolle bei Entzündungen. Zahlreiche Zytokine nehmen an immunologischen Reaktionen und Entzündungsprozessen teil. Parodontale Ligamentzellen (PDL-Zellen) sind maßgeblich an der Aufrechterhaltung der parodontalen Gewebehomöostase beteiligt und besitzen immunomodulatorische Eigenschaften. Somit sind sie in der Lage, Zytokine als Antwort auf inflammatorische Stimuli zu produzieren. Interleukin (IL)-17 bezeichnet eine Familie von proinflammatorischen Zytokinen, die eine wichtige Rolle im Rahmen von Entzündungen und parodontalen Erkrankungen spielen. Eine aktuelle Studie hat gezeigt, dass IL-17A einen proinflammatorischen Einfluss auf PDL-Zellen hat. Derzeit ist nicht bekannt, wie andere Subformen von IL-17 auf PDL-Zellen wirken. IL-17E wird als potentielles proinflammatorisches Zytokin angenommen, welches von großer Bedeutung in der Progression der Parodontitis sein könnte. Diese Diplomarbeit hatte zum Ziel, den Effekt von IL-17E auf die inflammatorische Antwort humaner PDL-Zellen zu erforschen. Material und Methoden Im Rahmen von in vitro Versuchen, wurde der Einfluss von IL-17E auf die Expression von inflammatorischen und Immunomediatoren, sowie von Knochen-regulierenden Faktoren bei PDL-Zellen untersucht. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden humane PDL-Zellen von fünf Donoren mit verschiedenen Konzentrationen IL-17E, in Gegenwart und Abwesenheit von Porphyrmonas gingivalis (P.g.) Lipopolysaccharid oder Interferon (IFN)- stimuliert. Nach 24 Stunden erfolgte der Nachweis der Genexpression von IL-6, IL-8, Monozyten-chemotaktisches Protein-1 (MCP-1), Indolamine 2,3-dioxygenase (IDO), Osteocalcin (OC), Osteoprotegerin (OPG) und Receptor Activator of NF-B Ligand (RANKL) mittels PCR. Ergebnisse IL-17E hatte in keiner der getesteten Konzentrationen (1-100 ng/ml) einen signifikanten Effekt auf die basale Expression der proinflammatorischen Mediatoren IL-6, IL-8 and MCP-1 durch PDL-Zellen. Die Genexpressionslevel dieser Proteine wurde signifikant durch P.g. LPS erhöht. IL-17E führte in einer Konzentration von 10 ng/ml zu einem signifikanten Anstieg der LPS-induzierten IL-8 Expression. Es konnte kein signifikanter Einfluss von IL-17E auf die P.g. LPS induzierte Expression von IL-6 und MCP-1 festgestellt werden. Die Stimulierung mit IFN- führte zu einer signifikanten Zunahme der IL-6 und MCP-1 Expression, hatte aber keinen Einfluss auf die Genexpression von IL-8. Die IFN- induzierte Expression von IL-6 und IL-8 wurde durch keine der getesteten IL-17E Konzentrationen beeinflusst. IL-17E zeigte darüber hinaus keinen signifikanten Einfluss auf die basale und P.g. LPS induzierte Expression von IDO-1. In einer Konzentration von 100 ng/ml führte IL-17E zu einer geringfügigen, aber signifikanten Zunahme der IFN- induzierten IDO-1 Expression. Die Genexpressionslevel von Osteocalcin wurden je nach Bedingungen auf unterschiedliche Weise beeinflusst. Unter physiologischen Bedingungen führte IL-17E in einer Konzentration von 1 ng/ml zu einer geringfügigen Reduktion der OC Expression. Dahingegen kam es durch die Stimulierung mit IL-17E in Anwesenheit von P.g. LPS zu einer signifikanten Abnahme der Genexpressionslevel von Osteocalcin. Es konnte sowohl unter physiologischen, als auch unter inflammatorischen Bedingungen kein signifikanter Effekt von IL-17E auf die Expression von OPG beobachtet werden. RANKL konnte in den primären PDL-Zellen auf Genexpressionslevel nicht detektiert werden.The immune system has an important role in inflammation. A large number of cytokines participates in immune reactions and inflammation processes. Periodontal ligament cells (PDLs) are the major cell type of periodontal ligament and play an important role in tissue homeostasis. These cells can produce inflammatory cytokines in response to various stimuli and might be involved in inflammatory response. Interleukin (IL)-17 is a family of proinflammatory cytokines, playing a crucial role in inflammation and gum diseases. A previous study showed that IL-17A has proinflammatory effects on PDLs, but the effect of other members of IL-17 family on these cells is unknown. IL-17E is considered as possible proinflammatory cytokine, which plays an important role in progression of periodontal disease. The aim of the present study was to investigate the effect of IL-17E on the inflammatory response of PDLs. In this in vitro study we investigated the effect of IL-17E on the expression of diverse inflammatory mediators, immunomodulating and bone regulating factors. For reaching this goal, PDLs were stimulated with various concentrations of IL-17E with and without either Porphyromonas gingivalis (P.g) lipopolysaccharide (LPS) or interferon (IFN)-. Gene expression of IL-6, IL-8, monocyte chemotactic protein-1 (MCP-1), Indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO), osteocalcin (OC), Osteoprotegerin (OPG) and Receptor Activator of NF-B Ligand (RANKL) were determined. IL-17E in all tested concentrations (1-100 ng/ml) had no significant effect on the basal gene expression level of proinflammatory mediators IL-6, IL-8, and MCP-1 in PDLs. Gene expression of all three proteins was significantly increased by P.g. LPS. LPS-induced IL-8 expression was significantly increased by IL-17E in concentration of 10 ng/ml, but not affected by other concentrations. IL-17E had no significant effect on P.g. LPS induced gene expression of IL-6 and MCP-1. IFN- significantly increased the gene expression levels of IL-6 and MCP-1 in PDLs, but did not influence the gene expression of IL-8. IL-17E in all tested concentrations had no significant effect on the IFN- induced gene expression of IL-6 and MCP-1. All tested concentrations of IL-17E had no significant effect on the basal and P.g. LPS induced IDO-1 expression. However, IL-17E in the concentration of 100 ng/ml slightly, but significantly increased IFN- induced IDO-1 expression. Gene expression of osteocalcin was differently affected by IL-17E depending on the environment. Thus, in the absence of inflammatory stimuli OC expression was slightly decreased by 1 ng/ml of IL-17E. In contrast, in the presence of P.g. LPS, IL-17E induced a significant decrease of OC expression. There was no significant effect of IL-17E on the OPG expression in PDLs under physiological or inflammatory conditions. RANKL was not detected in the primary PDLs at gene expression level. In conclusion, our data showed that IL-17E has only minor effects on the gene expression levels of all investigated factors. Under inflammatory conditions, IL-17E slightly modified the response of PDLs to different inflammatory stimuli, but its effect was rather small in comparison with those of P.g. LPS and IFN-. The effect of IL-17E on the osteocalcin expression might imply that this cytokines might influence the osteogenesis, but this statement must be proved by further studies. Summarizing, the role of IL-17E in the regulation of periodontal tissue homeostasis remains obscure and needs to be further elucidated.Medizinische Universität Wien, Diplomarbeit, 2019(VLID)452900