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In the present study, a mouse model of cigarette smoke-induced lung injury was thoroughly characterized and shown to result in a distinct and reproducible pulmonary inflammation in the short-term and mid-term setup. Special emphasis was placed on the role of T-cells and the interplay between the innate immune system and the adaptive immune system within the model. To unravel the role of different T-cell subtypes, different genetically modified mice were used. CD4-/- or CD8-/- mice lack either T helper cell acitivity or cytotoxic T-cell activity and therefore share an increased susceptibility to infections. A common feature of CD4-/- and CD8-/- mice is the compensation of the the lack of one T-cell subtype by the expansion of the other T-cell subtype. A major finding using these mice was that neither CD4+ T-cells nor CD8+ T-cells are required to cause pulmonary inflammation induced by mid-term cigarette smoke exposure. This was consistently seen in several parameters such as cell counts, mediator concentrations in the BAL fluid and gene expression in lung tissue. Using T-cell deficient nude mice, which appear hairless and athymic and are characterized by a complete lack of cell-mediated immunity, it was confirmed that T-cells do not have a detrimental function, neither in the short-term nor in the mid-term setup of the model. However, some compensation mechanisms were observed in nude mice, leading to increased inflammatory response of the innate immune system. Furthermore, the present data suggest that T-cells are not involved in resolving cigarette smoke-induced airway inflammation, even though the resolution may be attenuated by T-cells in a specific setup of the model. More studies are needed to unravel this putative harmful function of T-cells. In contrast to the suggestions from studies using other stimuli, T-cells do not seem to protect from inflammation induced by a recurrent smoke stimulus following the resolution of the primary inflammation. Th1 and Tc1 cells were shown to be involved in cigarette smoke-induced pulmonary inflammation by using IFN-γ reporter mice, which enable tracking of IFN-γ in viable cells due to the co-expression of IFN-γ and the reporter protein YFP. Th1 and Tc1 cells are regulated by IL-10, a cytokine with distinct immune-modulatory function. The role of IL-10 was investigated using IL-10 deficient mice which share an increased susceptibilitiy to inflammatory stimuli and are prone to develop intestinal inflammation. Accordingly, IL-10 controls pulmonary inflammation by preventing overwhelming accumulation of neutrophils, macrophages and T-cells in the model presented. Thereby, IL-10 modulates a complex immune network linking the innate and adaptive immune system in cigarette smoke-induced lung injury. Even if analyses of biopsies from COPD patients indicate that the adaptive immune system may be involved in the pathophysiology of the disease, the specific role of lymphocytes is still unclear. However, observations from animal models remain conflicting to date. There are some publications supporting the findings of this study that T-cells may not be crucial in cigarette smoke-induced airway inflammation in mice. Others are in contrast, demonstrating a detrimental function of T-cells especially in later stages of disease models. More studies are needed to investigate the linkage between the early phase and the late phase of cigarette smoke models and the role of T-cells therein. Moreover, there is still a lack of knowledge about the antigens which activate T-cells and promote their putative detrimental function. In der vorliegenden Studie wurde ein Mausmodell der Zigarettenrauch-induzierten Lungenschädigung eingehend charakterisiert. In einem akuten und subchronischen Setup zeigte sich eine deutliche und reproduzierbare pulmonale Entzündung. Ein besonderes Augenmerk lag auf der Untersuchung der Rolle der T-Zellen und dem Zusammenspiel zwischen dem angeborenen und adaptiven Immunsystem in diesem Tiermodell. Um die Rolle der verschiedenen T-Zell Subtypen darin zu entschlüsseln, kamen verschiedene genetisch veränderte Mäuse zum Einsatz. CD4-/- oder CD8-/- Mäusen fehlen entweder die T-Helfer-Zell Funktion oder die zytotoxische T-Zell Funktion. Beide Mausstämme zeigen daher eine erhöhte Infektionsanfälligkeit. CD4-/- und CD8-/- Mäusen ist gemeinsam, dass sie das Fehlen der einen T-Zell Subpopulation durch die Erweiterung der jeweils anderen T-Zell Subpopulation kompensieren. Eine wichtige Erkenntnis war, dass weder CD4+ T-Zellen noch CD8+ T-Zellen dafür notwendig sind, die Lungenentzündung durch subchronische Zigarettenrauchexposition auszulösen. Dies wurde übereinstimmend in mehreren Parametern wie Zellzahl, Mediator-Konzentrationen in der BAL und Genexpression im Lungengewebe detektiert. Durch die Verwendung von T-Zell defizienten Nacktmäusen, welche haarlos, ohne Thymus und durch ein komplettes Fehlen der zellvermittelten Immunität charakterisiert sind, wurde der Befund bestätigt, dass T-Zellen weder nach akuter noch nach subchronischer Zigarettenrauchexposition eine schädliche Funktion haben. Es wurden jedoch einige Kompensationsmechanismen in Nacktmäusen beobachtet, welche zu einer verstärkten entzündlichen Reaktion des angeborenen Immunsystems führten. Darüber hinaus deuten die vorliegenden Daten darauf hin, dass T-Zellen nicht an der Beseitigung der Zigarettenrauch-induzierten Entzündung der Atemwege beteiligt sind, auch wenn es so scheint als ob T-Zellen die Auflösung der Entzündung in einer bestimmten Konfiguration des Modells verzögern würden. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um diese vermeintlich schädliche Funktion von T-Zellen aufzudecken. Im Gegensatz zu den Hinweisen aus Studien die andere Stimuli verwendet haben, scheinen T-Zellen auch nicht von einer Entzündung durch wiederkehrende Rauchexposition zu schützen, nachdem die initiale Entzündung beseitigt wurde. Durch die Verwendung von IFN-γ Reporter Mäusen, welche die Nachverfolgung von IFN-γ in lebenden Zellen durch die Co-Expression von IFN-γ und dem Reporterprotein YFP erlauben, wurde gezeigt, dass Th1- und Tc1 Zellen an der Entstehung der Zigarettenrauch-induzierten Lungenentzündung beteiligt sind. Beide Zelltypen werden durch IL-10, einem Zytokin mit ausgeprägter immunmodulatorischer Funktion, reguliert. Die Rolle von IL-10 wurde mittels IL-10-/- Mäusen untersucht, die durch ein verstärktes Ansprechen auf entzündliche Stimuli und durch eine erhöhte Anfälligkeit für Darmentzündungen charakterisiert sind. Dementsprechend kontrolliert IL-10 die Lungenentzündung im hier beschriebenen Modell durch die Verhinderung einer überschießenden Akkumulation von neutrophilen Granulozyten, Makrophagen und T-Zellen. Demnach moduliert IL-10 ein komplex vernetztes Immunsystem und stellt so eine Verknüpfung der angeborenen und adaptiven Immunantwort im Modell der Zigarettenrauch-induzierten Lungenschädigung dar. Auch wenn Analysen von Biopsien von COPD-Patienten nahelegen, dass das adaptive Immunsystem in der Pathophysiologie der Krankheit beteiligt ist, bleibt die spezifische Funktion von Lymphozyten weiterhin unklar. So sind Befunde aus Untersuchungen von Tiermodellen für COPD bislang widersprüchlich. Einige Publikationen unterstützen die Ergebnisse der hier vorgelegten Studie, dass T-Zellen möglicherweise nicht entscheidend an der Zigarettenrauch-induzierten Entzündung der Atemwege bei Mäusen beteiligt sind. Andere Publikationen hingegen deuten auf eine zerstörerische Funktion der T-Zellen vor allem in späteren Stadien der Krankheitsmodelle hin. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um die Verbindung zwischen der frühen Phase und der späten Phase der Zigarettenrauch Modelle und die spezifische Rolle der T-Zellen darin zu untersuchen. Es ist auch noch sehr wenig über die Antigene bekannt, die die T-Zellen aktivieren und zur Förderung ihrer vermeintlich schädlichen Funktion beitragen. |
