Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Charakterisierung der immunmodulatorischen Wirkung des Neuromediators Substanz P auf bovine Immunzellen

Sipka, Anja

Dairy cows are particularly susceptible to severe mastits during the perparturient period which is associated with an impaired regulation of the immune response. Neuromediators have a decisive influence on inflammatory processes via the neuro-endocrine regulation circuit. The neuropeptide substance P modulates human and murine immune cells and is involved in the pathophysiology of several inflammatory diseases in human. Thus far the effects of substance P on cells of the bovine immune system are widely unknown. The aim of the present study was therefore to evaluate the expression and regulation of the main substance-P-receptor NKR1 in cattle as well as the modulatory properties of substance P on bovine immune cells. Expression and regulation of the main substance-P-receptor NKR1 was analyzed by quantitative rtPCR in mammary gland tissue obtained from two distinct mastitis models. Moreover the expression of NKR1 was detected in subsets of lymphocytes, granulocytes, monocytes and in-vitro-generated macrophages (MdM). The second part of the study focused on the modulatory influence of substance P on the function of lymphocytes, granulocytes, monocytes and MdM. In this process the effect of substance P on lymphocyte proliferation as well as on important functions of neutrophil granulocytes as activation, migration and death-rate was analyzed. Furthermore the expression of inflammatory mediators by monocytes and MdM cultivated in the presence of substance P was investigated. In general a pro-inflammatory influence of substance P on bovine immune cells could be demonstrated. Substance P may influence the initial phase of bovine mastitis by activation and recruitment of neutrophil granulocytes and modulation of resident macrophages. Thus, the properties of this neuropeptide provide potential starting points to develop new concepts for prophylaxis and therapy in bovine mastitis.

Eine Dysregulation der Immunantwort ist bei Milchkühen in der peripartalen Periode häufig die Ursache für schwerwiegende Mastitiden. Über den neuroendokrinen Regelkreis greifen Neuromediatoren in die Steuerung des Entzündungsgeschehens maßgeblich mit ein. Das Neuropeptid Substanz P wirkt modulatorisch auf humane und murine Immunzellen, und wird mit der Pathophysiologie verschiedener entzündlicher Erkrankungen beim Menschen in Verbindung gebracht. Die Auswirkungen von Substanz P auf das bovine Immunsystem sind bisher nur sehr wenig erforscht. In der vorliegenden Arbeit wurden daher die Expression und Regulation des hauptsächlichen Substanz-P-Rezeptors NKR1 beim Rind sowie die Modulation boviner Immunzellen durch Substanz P untersucht. Die Expression und Regulation des NKR1 wurde mittels quantitativer rt-PCR in Eutergewebeproben aus zwei konzeptionell unterschiedlichen Mastitismodellen retrospektiv analysiert. Die Expression des NKR1 konnte überdies in Lymphozyten-Subpopulationen, Granulozyten, Monozyten und in in-vitro-differenzierten Makrophagen (MdM) nachgewiesen werden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde der modulatorische Einfluss von Substanz P auf funktionelle Eigenschaften von Lymphozyten, Granulozyten, Monozyten und MdM untersucht. Dabei wurde der Einfluss von Substanz P auf die Proliferation von Lymphozyten, sowie die Beeinflussung entscheidender Effektorfunktionen von neutrophilen Granulozyten wie Aktivierung, Migration und Absterbekinetik untersucht. Außerdem wurde überprüft wie sich die Anwesenheit von Substanz P während der Differenzierung von Monozyten und MdM auf deren Mediatorspektrum auswirkt. Insgesamt konnte eine hauptsächlich pro-inflammatorische Wirkung von Substanz P auf bovine Immunzellen gezeigt werden. Substanz P kann durch die Förderung der Aktivierung und der Rekrutierung neutrophiler Granulozyten sowie durch die Modulation des exprimierten Mediatorspektrums von Makrophagen einen Einfluss auf entscheidende Prozesse in der initialen Phase der Mastitis nehmen. Die Eigenschaften dieses Neuropeptids bieten somit potentielle Ansatzpunkte für prophylaktische oder therapeutische Konzepte zur Bekämpfung der bovinen Mastitis. 

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Sipka, Anja: Charakterisierung der immunmodulatorischen Wirkung des Neuromediators Substanz P auf bovine Immunzellen. Hannover 2008. Tierärztliche Hochschule.

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