Untersuchung des Einflusses von Interleukin-10 auf den Verlauf der experimentellen Theilervirusinfektion in SJL-Mäusen

Bei der Theiler´schen murinen Enzephalomyelitis (Theiler´s murine encephalomyelitis, experimentelle Theilervirusinfektion, TME) handelt es sich um ein anerkanntes Tiermodell für die Multiple Sklerose (MS). Nach intrazerebraler Infektion mit dem Theiler´schen murinen Enzephalomyelitisvirus (Theiler´s murine encephalomyelitisvirus, TMEV) entwickeln SJL-Mäuse in der Frühphase der Erkrankung eine akute Polioenzephalitis gefolgt von einer chronisch-demyelinisierenden Leukoenzephalomyelitis mit Persistenz des Virus im Zentralen Nervensystem (ZNS). Im Gegensatz zu anderen Mausstämmen wie C57BL/6 und einigen BALB/c-Substämmen sind SJL-Mäuse nicht in der Lage, TMEV vollständig aus dem ZNS zu eliminieren. Die Ursache ihrer insuffizienten, antiviralen Immunantwort ist weitestgehend unklar, vorausgegangene Studien zeigen jedoch, dass SJL- im Vergleich zu C57BL/6-Mäusen deutlich höhere Mengen an Interleukin (IL)-10 exprimieren. Da IL-10 durch seine überwiegend antiinflammatorischen Eigenschaften einerseitshemmend auf die antivirale Immunität wirken könnte, andererseits aber immunpathologische Prozesse potentiell verhindert, war es das Ziel der vorliegenden Arbeit, den Einfluss von IL-10 auf die Immunhomöostase nicht-infizierter SJL-Mäuse (1. Versuchsteil) sowie den Verlauf der akuten (2. Versuchsteil) und chronischen Phase (3. Versuchsteil) der TME näher zu charakterisieren. Hierzu erhielten SJL-Mäuse an Tag 0, 7, 14 und 21 (1. und 2. Versuchsteil) bzw. an Tag 35 und 42 (3. Versuchsteil) nach Versuchsbeginn systemisch anti-IL-10-Rezeptor (IL-10R)-Antikörper. Tiere aus den Infektionsversuchen wurden zusätzlich an Tag 0 intrazerebral mit TMEV oder virusfreiem Trägermedium infiziert (2. und 3. Versuchsteil). Mittels klinischer Untersuchung, Histologie, Immunhistologie zum Nachweis von TMEV-, CD3-, CD45R-, Foxp3-, CD107b-, Arginase-1-, basischem Myelinprotein (myelin basic protein, MBP)- und nicht-phosphorylierendem Neurofilament (np-NF)-Antigen sowie quantitativer Polymerase-Kettenreaktion (IL-1α, IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-10, Foxp3, TNF, IFN-γ, TGF-β1 und TMEV) und Durchflusszytometrie (CD3, CD19, CD4, CD8, CD44, CD69 und Foxp3) wurde ermittelt, wie sich die anti-IL-10R-Antikörperapplikation auf das periphere Immunsystem und den Verlauf der TME auswirkt. Nach Applikation des anti-IL-10R-Antikörpers entwickelten nicht-infizierte SJL-Mäuse (1. Versuchsteil) eine progressive, lymphoplasmazelluläre, teils granulozytäre Kolitis mit konsekutiver Reduktion der CD4+ Foxp3+ regulatorischen T-Zellen (Treg) und Erhöhung des geometrischen Mittelwerts der Fluoreszenz-Intensität (gMFI, geometric mean of fluorescence intensity) von CD69 auf CD4+- und CD8+-T-Zellen und CD44 auf CD8+-T-Zellen in der Milz. Diese phänotypischen Veränderungen lassen darauf schließen, dass eine Blockade des IL-10R die Aktivierung von Effektor-T-Zellen verstärkt, die periphere Immuntoleranz stört und die Entwicklung von immunpathologischen Prozessen fördert. Die Entwicklung der Kolitis nach Applikation des IL-10R-Antikörpers ist pathogenetisch vermutlich auf eine Aufregulation der MHC-Klasse-II-Komplexe und erhöhte Zytokinspiegel mit konsekutivem Verlust der peripheren Toleranz und Etablierung einer Immunreaktion gegenüber kommensalen Mikroorganismen zurückzuführen. Zusätzlich spielen möglicherweise auch proinflammatorische Makrophagen eine Rolle in der Pathogenese. Interessanterweise führte eine zusätzliche, intrazerebrale TMEV-Infektion zu einer Verstärkung der Kolitis in der Frühphase der TME an Tag 14, ohne dass TMEV-Antigen im Darm nachweisbar war (2. Versuchsteil). Diese Exazerbation der intestinalen Erkrankung ging mit einer Aufregulation von IL-1α, IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, TNF, IFN-γ und TGF-β1 sowie einer zusätzlichen Erhöhung des gMFI von CD69 und CD44 auf CD8+- und CD4+-T-Zellen in der Milz einher. Da die genauen Mechanismen der Interaktion von ZNS und Darm bisher unklar sind, sind weitere Untersuchungen notwendig, um zu bestimmen, ob möglicherweise virusspezifische Effektor-T-Zellen in den Darm migrieren und dort die Immunhomöostase stören. Obwohl SJL-Mäuse hinsichtlich der gastrointestinalen Manifestation sehr sensibel auf eine Immunmodulation durch anti-IL-10R-Antikörper reagierten, beeinflusste eine Applikation des anti-IL-10R-Antikörpers bei gleichzeitiger TMEV-Infektion den Verlauf der TME im Rückenmark nicht, wenn der Antikörper in der Frühphase der Erkrankung (0 bis 21 Tage nach Infektion, 2. Versuchsteil) verabreicht wurde. Allerdings führte die Verabreichung des anti-IL-10R-Antikörpers in der chronischen Phase der TME (Tag 35 bis 42, 3. Versuchsteil) bei gleichbleibender Viruslast zu einer vermehrten Infiltration von CD3+ T-Zellen in das Rückenmark, was die Annahme unterstützt, dass eine Blockade der antiinflammatorischen IL-10-Signalkaskade die zentrale Immunantwort nach TMEV-Infektion tendenziell verstärkt. Die relativ schwache und phasenspezifische Modulation der antiviralen Immunität im ZNS ist möglicherweise auf i) eine Kompartimentalisierung der Entzündung bei geschlossener Blut-Hirn-Schranke (BHS), ii) die Entwicklung eines immunologischen Erschöpfungszustandes im Verlauf der TME oder iii) die Sequestration von Entzündungszellen im entzündeten Dickdarm zurückzuführen. Weitere Untersuchungen zur Integrität der BHS bei der TME unter dem Einfluss einer IL-10R Blockade und eine direkte Applikation des anti-IL-10R-Antikörpers in das ZNS in Folgestudien könnten Aufschluss darüber geben, ob ursächlich eine mangelnde Verfügbarkeit des Antikörpers im ZNS zu Grunde liegt oder ob zusätzliche Mechanismen die Etablierung einer effektiven Immunantwort in SJL-Mäusen unterdrücken. Abschließend unterstreichen die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit die Bedeutung von IL-10 für die Aufrechterhaltung der Immunhomöostase sowohl in gesunden, genetisch empfänglichen Individuen als auch bei der TME. Darüber hinaus untermauern sie die Relevanz autonomer immunpathologischer Prozesse im ZNS (Kompartimentalisierung) bei chronisch-infektiösen Erkrankungen, da ausgeprägte Imbalanzen der peripheren Immunantwort die Immunpathologie im ZNS nur marginal und phasenspezifisch beeinflussen.