Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchung von Th17-Zellen als Biomarker für die Prognosestellung bei Hunden mit Bandscheibenvorfällen

Kämpe, Annika Birthe

Bandscheibenvorfälle zählen zu den häufigsten neurologischen Erkrankungen beim Hund. Während die klinische Symptomatik und die Therapiemöglichkeiten der Erkrankung schon eingehend erforscht worden sind, fehlen bislang objektivierbare, direkt messbare Parameter für die Prognosestellung. Um eine verlässliche Prognose stellen zu können und die Entscheidungsfindung für die weitere Therapie zu erleichtern, sind Biomarker von großem Interesse. IL-17-produzierende Th17-Zellen, die zu den CD4+ T-Zellen des adaptiven Immunsystems gehören, könnten potenzielle Biomarker für Rückenmarksschädigungen beim Hund darstellen. Das Ziel dieser Studie war es, den Einfluss von Th17-Zellen bei Hunden mit Bandscheibenvorfall (IVDH) zu evaluieren. Es sollte geprüft werden, ob Th17-Zellen an der Pathogenese von IVDH beteiligt sind und ob zwischen dem Ausmaß der Rückenmarksschädigung und folglich der Schwere der Erkrankung und den gemessenen Werten eine Korrelation besteht. Zudem wurden die mit Durchflusszytometrie gemessenen Th17-Werte im Rahmen einer Verlaufsstudie über sechs Monate zu drei unterschiedlichen Zeitpunkten gemessen, der jeweilige neurologische Zustand bewertet und die Messwerte sowohl innerhalb der erkrankten Gruppe (n = 62) als auch mit den Werten von gesunden Hunden (n = 10) verglichen. Die Verlaufskontrollen erfolgten nach Therapiebeginn bei Besserung um einen Schweregrad (gemäß SHARP und WHEELER (2005); n = 55) und nach sechs Monaten (n = 20). Ergänzend wurde das von Th17-Zellen produzierte IL-17 im Serum (n = 23) und CSF (n = 17) zeitgleich am Tag der Blutentnahme für die Th17-Zellmessung entnommen und mittels kommerziell erhältlichem ELISA gemessen. Signifikante Unterschiede zwischen der erkrankten und der gesunden Gruppe konnten sowohl bei den gemessenen Th17-Werten als auch bei den IL-17-Werten im Blut festgestellt werden. Hierbei wiesen die gemessenen Th17-Werte der erkrankten Gruppe signifikant niedrigere Werte auf als die der gesunden Kontrollgruppe. Eine Korrelation mit dem Schweregrad (nach SHARP und WHEELER (2005)) konnte nicht gefunden werden. Im Krankheitsverlauf erholte sich die Zellzahl, sodass sich die Th17-Werte bei der Messung nach sechs Monaten nicht mehr signifikant von denen der gesunden Kontrollgruppe unterschieden. Die zeitgleich zu den Th17-Zellwerten vor Therapiebeginn gemessenen IL-17 Werte im Serum hingegen wiesen signifikant höhere Messwerte auf, als in der gesunden Kontrollgruppe. Im CSF konnten keine signifikanten Unterschiede im Vergleich zu den Werten von gesunden Hunden gefunden werden. Die Ergebnisse dieser Studie bestätigen die Hypothese, dass Th17-Zellen in die Pathogenese von Bandscheibenvorfällen beim Hund involviert sind. Th17-Zellen können jedoch nicht als Biomarker entwickelt werden. Die vor Therapiebeginn stark erniedrigten Th17-Zellwerte und zeitgleich signifikant erhöhten IL-17-Werte legen die Vermutung nahe, dass es im Zuge eines Bandscheibenvorfalls durch vermehrte Aktivierung der Th17-Zellen zu einer erhöhten Produktion von IL-17 kommt, wodurch die Zellen verbraucht bzw. erschöpft werden und sich erst parallel zum Genesungsverlauf wieder erholen.

Intervertebral disc herniation is one of the most common neurological diseases of dogs. Whereas clinical symptomatology and suitable therapy options have already been subject to detailed research, objective, directly measurable prognostic parameters are not available until today. Such biomarkers would be of great interest for a reliable prognosis thus facilitating the decision-making process for treatment. IL-17 producing Th17-cells belong to the group of CD4+ T-cells, which are part of the adaptive immune system and might represent potential biomarkers for spinal cord injuries in dogs. The purpose of this study was to investigate the influence of Th17‑cells on intervertebral disc herniations in dogs. Subject of investigation was if and in how far Th17-cells are involved in the pathogenesis of IVDH and subsequently if there is a correlation between the severity of the disease and the measured values. In addition, Th17 measurement values gained from flow cytometric studies were collected at three different time points of investigation within a follow-up study over six months. The respective neurological status was assessed and the measurement values of the diseased group (n = 62) as well as the values of the healthy dogs (n = 10) were compared with each other. Follow-ups after therapy start were conducted at the occurrence of severity grade improvement by one stage (according to SHARP and WHEELER (2005); n = 55) and after six months (n = 20). Additionally, the IL-17 produced by Th17-cells was measured in serum (n = 23) and CSF (n = 17) in paired samples taken at time point of blood sampling for Th17-cell count measurement using a commercially available ELISA. Significant differences could be determined between dogs with IVDH and the healthy group concerning the measured Th17-cell values as well as the IL-17 values gained from blood sampling. The Th-17 cell counts of the group suffering from IVDH showed significantly lower values than healthy controls. A correlation with the severity grade, however, could not be identified. Within the course of the disease the cells recovered so that Th17-values at investigation time after six months did not differ significantly from the control group’s values anymore. The serum IL-17 values obtained simultaneously with Th17-cell values at therapy start, however, showed significantly higher measurement values than healthy controls. CSF investigations on the other side did not reveal any significant differences in comparison to the values obtained from healthy dogs. The results of this study confirm the hypothesis that Th17-cells are involved in the pathogenesis of intervertebral disc herniation in dogs. However, the development of a biomarker seems not feasible. The strongly decreased Th17-cell values and the significantly increased IL-17 values prior to therapy lead to the assumption that there is an increased activity of IL-17 producing Th17-cells at the occurrence of an intervertebral disc herniation which results in a consequent consumption or exhaustion of Th17-cells and a subsequent, recovery of the cells along with the healing process of the diseased animal.

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Kämpe, Annika: Untersuchung von Th17-Zellen als Biomarker für die Prognosestellung bei Hunden mit Bandscheibenvorfällen. Hannover 2019. Tierärztliche Hochschule Hannover.

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