Untersuchungen zur suppressiven Wirkung regulatorischer T-Zellen auf den Verlauf der Pankreatitis im Mausmodell

Die Pankreatitis ist eine relativ häufige gastrointestinale Erkrankung deren Pathomechanismus bisher nicht vollständig geklärt wurde. Besonders die Rolle des Immunsystems scheint einen wichtigen Einfluss auf den Verlauf dieser Erkrankung zu haben. Gut charakterisiert ist bereits die initiale lokale Immunantwort. Zerstörte Azinuszellen setzten DAMPs (engl. damage-associated molecular pattern) frei, die wiederum eine Infiltration von Zellen des angeborenen Immunsystems in das Pankreasgewebe induzieren und aktivieren. Zu diesen Zellen gehören Makrophagen und Neutrophile. T-Zellen, welche zum adaptiven Immunsystem gehören, wandern nicht in das Pankreas ein, sie werden jedoch systemisch aktiviert. Vor allem Th2-Zellen (T-Helferzellen Typ2) und Tregs (regulatorische T-Zellen) werden im Verlauf einer Pankreatitis induziert. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Tregs während einer Pankreatitis nicht nur aktiviert werden, sondern ebenfalls eine höhere suppressive Kapazität besitzen. Die genaue Rolle dieser antiinflammatorischen Immunantwort und im speziellen der Einfluss von Tregs sollte in dieser Arbeit mit Hilfe von DEREG Mäusen (engl. depletion of regulatory T cells) genauer charakterisiert werden. Durch gezielte Depletion von Tregs mittels DT (Diphtheria Toxin) kann die Auswirkung der Abwesenheit von Tregs im Pankreatitis-Mausmodell untersucht werden. Im akuten Modell kommt es zu einem systemischen Anstieg der T-Effektor-Immunantwort. Die Depletion von Tregs hat zudem eine Auswirkung auf den Schweregrad der Erkrankung. Unter Abwesenheit von Tregs sinkt im akuten Pankreatitis-Modell der pankreatische Schaden. Als eine mögliche Ursache konnte die Dysbalance der Treg/Th17 regulierten intestinalen Immunantwort identifiziert werden, welche zu einer Zerstörung der Darmbarriere führt und eine Translokation kommensaler Mikroorganismen ins nekrotische Pankreasgewebe initiiert. Im chronischen Pankreatitis-Modell konnte gezeigt werden, dass die T-Zelldifferenzierung einen wichtigen Einfluss auf die Makrophagenpolarisation hat und dadurch den Verlauf der Chronifizierung der Pankreatitis mitbestimmt. Eine Depletion von Tregs in der chronischen Pankreatitis führt zu einer ungebremsten Th2-Antwort. Über die freigesetzten Zytokine, wie z.B. IL4, wird die Makrophagenpolarisation in Richtung der antiinflammatorischen Makrophagen verschoben. Diese Makrophagen induzieren über IL10 und TGFβ die Aktivierung ruhender PSCs (pankreatische Sternzelle) und regulieren somit Regenerationsprozesse. Kommt es zu einer Dysregulation dieser Makrophagenpolarisation, kann dieser Regenerationsprozess unkontrolliert erfolgen. Als Folge dessen kommt es nicht nur zu einer gesteigerten Aktivierung von PSCs, sondern auch zu einer exzessiven Kollagenproduktion, welche zu einer pathologische Fibrose führt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen deutlich, dass Tregs einen entscheidenden Einfluss auf die Gewebeumstrukturierung des Pankreas haben. Eine Depletion von Tregs im chronischen Pankreatitis-Modell induziert über die Aktivierung antiinflammatorischer Makrophagen eine Expression von PSCs. Diese unkontrollierte Induktion führt zu einer gesteigerten Kollagenproduktion und Bildung von fibrotischem Pankreasgewebe unter gleichzeitigem Verlust von Azinuszellen. Diese exzessive Gewebeumstrukturierung resultiert in einem Funktionsverlust des exokrinen Gewebes. Mäuse deren Tregs depletiert wurden verloren im chronischen Pankreatitis-Modell bereits nach 14 Tagen signifikant an Gewicht. Weitere wichtige Faktoren, die im Regenerationsprozess eine Rolle spielen, sind Wachstumsfaktoren. Genexpressionsanalysen und histologische Färbungen verdeutlichen, dass Tregs die Induktion von Wachstumsfaktoren mitbestimmen. Zusammengefasst bedeutet dies, dass Tregs im akuten Pankreatitis-Modell die T-Effektor-Immunantwort supprimieren und dadurch den Verlauf der Pankreatitis verschlechtern. Im chronischen Pankreatitis-Modell sorgen Tregs dahingegen für eine Balance der Makrophagenpolarisation, und regulieren den Remodeling-Prozess, indem sie z.B. die Bildung fibrotischem Gewebes limitieren.Pancreatitis is a common gastrointestinal disease whose pathomechanism has not yet been fully understood. Especially the role of the immune system seems to have an important influence on the course of this disease. The initial local immune response is well characterized. Necrotic acinar cells release DAMPs (damage-associated molecular pattern), which in turn induce and activate an infiltration of cells of the innate immune system into the pancreatic tissue. These cells include macrophages and neutrophils. T cells, which belong to the adaptive immune system, do not migrate into the pancreas, but they are activated systemically. In particular, Th2 cells (T helper cells type2) and Tregs (regulatory T cells) are induced during the course of pancreatitis. In this work, it is shown that Tregs are activated during pancreatitis but also have a higher suppressive capacity. The exact role of this anti-inflammatory immune response and in particular the influence of Tregs should be characterized in this work by using of DEREG mice (depletion of regulatory T cells). Under depletion of Tregs by using DT (diphtheria toxin), the effect of the absence of Tregs can be studied in this mouse model. In an acute pancreatitis model, there is a systemic increase of the T effector immune response. Depletion of Tregs also has an effect on disease severity. In the absence of Tregs, pancreatic damage decreases in the acute pancreatitis model. A disbalance of the Treg/Th17-regulated intestinal immune response was identified as a possible cause, leading to disruption of the intestinal barrier and initiating translocation of commensal microorganisms into necrotic pancreatic tissue. In the chronic pancreatitis model, T cell differentiation have an important influence on macrophage polarization and thereby influence the chronification in the course of pancreatitis. Depletion of Tregs in chronic pancreatitis leads to an unrestrained Th2 response. Via released cytokines, such as IL4, macrophage polarization is shifted toward anti-inflammatory macrophages. These macrophages induce activation of quiescent PSCs (pancreatic stellate cells) via IL10 and TGFβ and thus regulate regeneration processes. If there is dysregulation of this macrophage polarization, this regeneration process can occur in an uncontrolled manner. As a consequence, there is not only an increased activation of PSCs, but also an excessive collagen production, which leads to pathological fibrosis. The results of this work clearly show that Tregs have a crucial influence on pancreatic tissue remodeling. Depletion of Tregs in the chronic pancreatitis model induces expression of PSCs via activation of anti-inflammatory macrophages. This uncontrolled induction leads to increased collagen production and formation of fibrotic pancreatic tissue with concomitant loss of acinar cells. This excessive tissue remodeling results in loss of function of the exocrine tissue. Mice whose Tregs were depleted lost significant weight after only 14 days in the chronic pancreatitis model. Other important factors involved in the regeneration process are growth factors. Gene expression analyses and histologic staining illustrate that Tregs contribute to the induction of growth factors. In summary, this means that Tregs suppress the T effector immune response in the acute pancreatitis model and thereby worsen the course of pancreatitis. In contrast, in the chronic pancreatitis model, Tregs balance macrophage polarization and regulate the remodeling process, e.g. by limiting the formation of fibrotic tissue