Dissertation
Tierärztliche Hochschule Hannover / Bibliothek – School of Veterinary Medicine Hannover / Library

 

Malte Schwartz

 

Pathogenetical factors contributing to high IgA levels and marked neutrophilic pleocytosis in canine Steroid-responsive Meningitis-Arteritis

 

NBN-Prüfziffer

urn:nbn:de:gbv:95-98090

title (ger.)

Pathogenetische Merkmale zur Entstehung hoher IgA-Spiegel und einer neutrophilen Pleozytose bei der steril-eitrigen Meningitis-Arteriitis des Hundes

publication

Hannover, Tierärztliche Hochschule, Dissertation, 2009

text

http://elib.tiho-hannover.de/dissertations/schwartzm_ws09.pdf

abstract (deutsch)

Die steril-eitrige Meningitis-Arteriitis (SRMA) des Hundes ist eine systemische Erkrankung mit vornehmlicher Manifestation der Entzündung im Bereich der zervikalen Meningen. Charakteristische Laborparameter sind erhöhte Immunglobulin A (IgA)-Spiegel in Serum und Liquor cerebrospinalis (CSF) sowie eine hochgradige neutrophile Pleozytose. Im ersten Teil dieser Studie wurde die Hypothese, daß erhöhte IgA-Konzentrationen auf eine Th2-dominierte Immunantwort zurückzuführen sind, bearbeitet. In einem zweiten und dritten Teil wurden Faktoren zur Entstehung der neutrophilen Pleozytose untersucht. In diesem Zusammenhang wurden leukozytäre Matrixmetalloproteinase (MMP)-Expression sowie Beta2-Integrinexpression auf polymorphkernigen Zellen des peripheren Blutes (PBPMNs) untersucht. Während MMPs in der Lage sind, die Blut-Liquor-Schranke zu permeabilisieren, spielen Beta2-Integrine bei der Extravasation von Leukozyten eine entscheidende Rolle, indem sie den Leukozyten-Endothel-Kontakt vermitteln.

Die Quantifizierung der Beta2-Integrine (CD11a, b und c) auf polymorphkernigen Zellen des peripheren Blutes (PBPMNs) erfolgte mittels indirekter Immunphänotypisierung und anschießender durchflußzytometrischer Auswertung. Die Untersuchung der Zytokine sowie der MMPs und deren Inhibitoren (TIMP-1 und -2) wurde mittels mRNA-Quantifizierung in mononukleären Zellen des peripheren Blutes (PBMNCs) sowie in Leukozyten aus dem Liquor cerebrospinalis (CSF WBCs) durchgeführt. Die Expression von MMPs und TIMPs wurde zudem in PBPMNs bestimmt. Interleukin (IL)-2 und Interferon (IFN)-g wurden zum Nachweis einer Th1-Immunantwort untersucht, während die Zytokine IL-4, -5 und -10 der Identifikation einer Th2-Antwort dienten. Sämtliche Resultate wurden mithilfe der Expression von drei Referenzgenen normalisiert. Resultate von Hunden in der akuten Phase der SRMA wurden mit denen von Tieren verglichen, die sich zur Zeit der Probenentnahme wegen einer SRMA-Erkrankung unter Glukokortikosteroidtherapie befanden, sowie mit Ergebnissen von Hunden mit verschiedenen anderen neurologischen Erkrankungen.

Die bei SRMA ablaufende Immunreaktion ist durch eine hohe IL-4- und niedrige IL-2- und IFN-g-Expression gekennzeichnet, wohingegen IL-5- und IL-10-Spiegel mit denen der übrigen Krankheitsgruppen vergleichbar sind. Diese Ergebnisse sprechen dafür, daß bei  SRMA eine Verschiebung des Th1:Th2-Verhältnisses in Richtung einer verstärkten Beteiligung von IL-4-produzierenden Lymphozyten zu einer verstärkten IgA-Synthese und einem hohen Anteil zirkulierender und intrathekaler B-Lymphozyten führt. Eine gesteigerte IL-10-Expression von in den Subarachnoidalraum eingewanderten Leukozyten stellt einen möglichen Mechanismus dar, der eine Beteiligung und Schädigung des Neuroparenchyms im Zuge einer SRMA verhindert. Die CSF WBCs von Hunden in der akuten Phase der SRMA produzieren sowohl MMP-2- als auch -9-mRNA, was eine Beteiligung dieser Gelatinasen an der Störung der Blut-Liquor-Schranke sowie am Übertritt der Zellen in den Subarachnoidalraum nahelegt. Zusätzlich produzieren sie TIMP-1 und -2, die eine zusätzliche Schädigung des Neuroparenchyms bei SRMA verhindern können. Die PBPMNs der Hunde in der akuten Phase der SRMA zeigen eine selektive Aufregulation von CD11a. Diese konnte zudem durch Inkubation mit Sera von Hunden in der akuten Phase der SRMA induziert werden. Da CD11a die Adhäsion von Leukozyten an das Endothel vermittelt, erscheint es wahrscheinlich, daß dessen Aufregulation bei SRMA zu der verstärkten Einwanderung der Neutrophilen in den Liquorraum beiträgt.

Zusammenfassend konnte in der vorliegenden Studie gezeigt werden, daß SRMA mit einer Th2-dominierten Immunreaktion einhergeht. Zudem wurden mit der CD11a-Aufregulation und MMP-Produktion zwei Mechanismen identifiziert, die das Einwandern von Neutrophilen in den Liquorraum begünstigen.

 

abstract (englisch)

Canine Steroid-responsive Meningitis-Arteritis (SRMA) is a systemic inflammatory disease with predominant manifestation within the cervical meninges. Laboratory characteristics include simultaneous elevation of immunoglobulin A (IgA) concentrations in serum and cerebrospinal fluid (CSF) and marked neutrophilic pleocytosis. The first part of the presented study addressed the hypothesis that increased IgA levels are due to a Th2-dominated immune response. In a second and third part factors potentially facilitating neutrophil migration into the CSF were investigated. These included leukocytic matrix metalloproteinase (MMP) expression and b2 integrin expression on peripheral blood polymorphonuclear cells (PBPMNs). Whereas MMPs have the potential to induce blood-CSF-barrier permeabilization, b2 integrins are responsible for neutrophil-endothelium-interaction, which represents a crucial event for subsequent extravasation.

Throughout the study values deriving from dogs in the acute phase of SRMA were compared to those of dogs with SRMA under glucocorticosteroid treatment and individuals suffering from various neurological disorders. To detect Th2-dominance, pellets containing peripheral blood mononuclear cells (PBMNCs) and CSF white blood cells (CSF WBCs) were examined for their cytokine mRNA expression. Cytokines that were investigated included Th1-associated interleukin (IL)-2 and interferon (IFN)-g as well as Th2 signature cytokines IL-4, -5, and -10. All results were normalized to the expression of 3 reference genes. A similar approach allowed quantitation of MMP-2 and -9 expression in PBMNCs, PBPMNs and CSF WBCs. In addition, mRNA expression for tissue inhibitors of metalloproteinases (TIMP)-1 and -2 was investigated. Beta2 integrin expression (CD11a, CD11b, CD11c) on PBPMNs was quantitated by means of indirect immunophenotyping and subsequent flow cytomentry.

The immune response occurring in SRMA is characterized by high levels of IL-4 and low IL-2 and IFN-g expression, whereas IL-5 and -10 levels are similar among all disease categories. These results are consistent with a Th2 skewed immune reaction in the acute phase of SRMA, which may well explain previous findings of high IgA and B cell levels. In addition, increased IL-10 levels are found in CSF WBCs of affected dogs. This may reflect a counter-regulatory reaction that prevents involvement and damage of the central nervous system (CNS) parenchyma. Cerebrospinal fluid WBCs produce both, MMP-2 and -9, suggesting their contribution to leukocyte migration into the subarachnoidal space by disruption of the blood-CSF-barrier. These cells additionally produce TIMP-1 and -2, which may represent another mechanism that prevents destruction of the adjacent CNS parenchyma. Investigation of the b2 integrin expression showed that selective CD11a expression occurs in SRMA, whereas CD11b and CD11c expression remains unchanged. The surface molecule CD11a is necessary for leukocyte adhesion to endothelial cells and up-regulation is likely to display another mechanism that contributes to high CSF neutrophil counts in the acute phase of SRMA.

In conclusion, our study reveals that SRMA is associated with a Th2-dominated immune response and that facilitation of leukocyte migration into the subarachnoidal space is mediated by MMP-2 and -9 production as well as CD11a up-regulation.

 

keywords

IgA, neutrophile Pleozytose, Hund, immunoglobuline A, neutrophilic pleocytosis, dog

kb

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