The contribution of neutrophil extracellular traps to the pathogenesis of equine recurrent uveitis
Equine recurrent uveitis (ERU) is a repetitive inflammation of internal eye structures in horses. Genetic components, autoimmune processes and infection with Leptospira are involved. The blood-retina barrier (BRB) is damaged and immune cells like neutrophils invade into the eye. Neutrophils can release neutrophil extracellular traps (NETs) made of chromatin, granule components and antimicrobial peptides. They entrap and combat pathogens, but also act cytotoxic and stimulate for instance autoimmune reactions. The aim was to investigate the involvement of NETs in the pathogenesis of ERU. Their occurrence in ERU-affected eyes, their relation to disease severity and to the detection of Leptospira should be clarified, and a detrimental effect on cells of the BRB was examined. First, the knowledge about neutrophils in different species was analyzed, including morphology, composition, development, and (dys-)function. Then, sera of ERU patients and controls were analyzed for cell-free DNA as NET backbone and DNase activity as NET regulator. A significant difference suggested an involvement of NETs. This was reinforced by neutrophils releasing NETs in vitreous body fluid (VBF) of affected eyes. Further, an activation of neutrophils upon incubation with VBF of ERU-affected versus healthy eyes implied NET-inducing substances in VBF of ERU patients. Candidates are equine cathelicidin 1 and 2 as they induce NETs. Moreover, sera and VBF of horses with ERU were screened for NET markers: cell-free DNA, nucleosomes, histone-myeloperoxidase complexes, citrullinated histone-3, equine cathelicidin 1, DNase I activity, interleukin-17, NET-autoantibodies. Various markers correlated with disease severity and leptospiral involvement. VBF and NETs further act cytotoxic on cells of the BRB, reinforced by lipopolysaccharide. These data suggest an involvement of NETs with detrimental effects in ERU, exhibited by cytotoxicity, induction of autoimmunity, and possibly interaction with Leptospira.
Equine rezidivierende Uveitis (ERU) ist eine wiederkehrende Entzündung der inneren Strukturen des Pferdeauges. Genetische und autoimmune Aspekte, sowie Infektionen mit Leptospiren sind beteiligt. Die Blut-Retina Schranke (BRS) ist beschädigt und Immunzellen wie Neutrophile infiltrieren das Auge. Neutrophile können extrazelluläre Netze (NETs) freisetzen, die aus Chromatin, Granulabestandteilen und antimikrobiellen Peptiden bestehen. Sie fangen und bekämpfen Pathogene, wirken aber auch zytotoxisch und stimulieren z.B. autoimmune Vorgänge. Ziel war es, die Beteiligung von NETs in der Pathogenese von ERU zu untersuchen. Ihr Vorkommen in betroffenen Augen, der Zusammenhang zum Schweregrad der Erkrankung und zum Auftreten von Leptospiren sollte untersucht werden, sowie der Einfluss von NETs auf Zellen der BRS. Zuerst wurden Kenntnisse u.a. über Morphologie, Zusammensetzung, Entwicklung, und (Dys-)Funktion von Neutrophilen in verschiedenen Spezies zusammengefasst. Dann wurden Seren von ERU-Patienten und Kontrollpferden auf zellfreie DNA als NETs-Bestandteil und auf DNase-Aktivität untersucht. Ein signifikanter Unterschied wies auf eine Beteiligung von NETs hin. Dies wurde von Neutrophilen während der Freigabe von NETs in Glaskörperflüssigkeit (GK) aus betroffenen Augen untermauert. Die vermehrte Aktivierung von Neutrophilen nach Inkubation mit GK aus kranken versus gesunden Augen deutet auf NETs-induzierende Substanzen im GK von ERU Patienten hin. Kandidaten sind equines Cathelicidin 1 und 2, da diese NETs induzieren. Seren und GK von Pferden mit ERU wurden auf NETs-Marker untersucht: zellfreie DNA, Nukleosomen, Histon-Myeloperoxidase Komplexe, citrulliniertes Histon-3, equines Cathelicidin 1, DNase Aktivität, Interleukin-17, NET-Autoantikörper. Mehrere Marker korrelierten mit dem ERU-Schweregrad und dem Nachweis von Leptospiren. GK und NETs wirken zytotoxisch auf Zellen der BRS, was durch Lipopolysaccharid verstärkt wird. Diese Daten weisen auf ein Auftreten von NETs mit schädigendem Effekt bei ERU hin, durch Zytotoxizität, Induktion von Autoimmunität, und der möglichen Interaktion mit Leptospiren.
Preview
Cite
Access Statistic
Rights
Use and reproduction:
