Langzeitveränderungen von Th17- und regulatorischen T-Zellen bei Hunden mit Rückenmarkstrauma aufgrund von Bandscheibenvorfällen

Wesolowski, Marisa, Sophie

DissertationCC BY 4.02022Published

Langzeitveränderungen von Th17- und regulatorischen T-Zellen bei Hunden mit Rückenmarkstrauma aufgrund von Bandscheibenvorfällen

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Bandscheibenvorfälle (BSV) zählen zu den häufigsten Ursachen für Rückenmarksverletzungen (RMV) bei Hunden. Sie gehen mit einer umfangreichen Rehabilitationsphase und teilweise dauerhaft bestehenden neurologischen Defiziten einher. Infolge einer akuten RMV laufen komplexe pathophysiologische Prozesse im Rückenmark ab, die mehrere Monate andauern. Innerhalb dieser Prozesse spielt die Entzündungsreaktion eine entscheidende Rolle für die Genesung. Während Th17-Zellen präferentiell das Zytokin IL17produzieren und ein pro-inflammatorisches Milieu erzeugen, wirken Treg-Zellen durch die Produktion von anti-inflammatorischen Zytokinen, zu denen IL10 und TGFß zählen, gegenläufig.

Ziel dieser Studie war es, festzustellen, ob Th17- und Treg-Zellen an der Pathogenese von RMV beteiligt sind oder ob Zellveränderungen auf koexistierende entzündliche oder immunologische Begleiterkrankungen zurückzuführen sind. Darüber hinaus untersuchten wir den Einfluss des initialen neurologischen Schweregrades auf die Anzahl an Th17- und Treg-Zellen. Außerdem hypothetisierten wir, dass chronisch bestehende Veränderungen im Th17/Treg-Verhältnis sich negativ auf das Ergebnis nach einer RMV auswirken.

Im Rahmen der Studie wurden Th17- und Treg-Zellen aus peripheren Blutproben von 26 Hunden mit BSV zu Erkrankungsbeginn und nach Abheilung der Rückenmarksverletzung bestimmt, an Zeitpunkten, an denen keine Entzündungsreaktion mehr im Rückenmark zu erwarten war. Es wurde eine Kategorie bestehend aus Hunden ohne bzw. mit koexistierender immunologischer bzw. entzündlicher Begleiterkrankung und eine Kategorie bestehend aus Hunden mit dem neurologischen Schweregrad Parese bzw. Plegie gebildet.

Bestandteil der Studie war zusätzlich eine gesunde Kontrollpopulation, die sich aus 14 Beagles zusammensetzte. Alle Studienteilnehmer wurden vor den peripheren Blutprobenentnahmen klinisch untersucht.

Die Quantifizierung der T-Zellen erfolgte mittels Multicolor-Durchflusszytometrie. Th17-Zellen wurden über das intrazellulär exprimierte Zytokin IL17 und Treg-Zellen über den Transkriptionsfaktor FOXP3 nachgewiesen. Darüber hinaus wurde nach Abheilung der RMV die IL17-Konzentration mittels ELISA bestimmt.

Th17-, Treg-Zellen und das Th17/Treg-Verhältnis wurden zu Erkrankungsbeginn und nach Abheilung der RMV miteinander verglichen. Der Einfluss der koexistierenden immunologischen Grunderkrankung und des neurologischen Schweregrads wurde bewertet.

Es lagen signifikante Unterschiede in den Th17- und Treg-Zellwerten zwischen den beiden Zeitpunkten vor.

Nach der Genesung wurden im Vergleich zum akuten BSV signifikant höhere Werte an Th17- (p = 0.0265) und Treg-Zellen (p = 0.00025) festgestellt. Bei der Untersuchung des Th17/Treg-Verhältnisses wurden keine signifikanten Einflüsse detektiert. Erholte Hunde und die Kontrollgruppe unterschieden sich nicht signifikant voneinander. Es gab keinen Zusammenhang zwischen einem Ungleichgewicht des Verhältnisses und dem neurologischen Schweregrad oder zugrundeliegenden immunologischen Erkrankungen.

Die Ergebnisse dieser Studie haben gezeigt, dass veränderte Th17- und Treg-Werte durch spezifische pathophysiologische Reaktionen im akuten Stadium der Bandscheibenerkrankung verursacht werden. Sie können bei der Bewertung neuer Behandlungsstrategien, nach kritischer Evaluation, berücksichtigt werden.

Intervertebral disc herniation (IVDH) is one of the most common causes of spinal cord injury (SCI) in dogs. As a result of acute SCI, a complex inflammatory response occurs in the spinal cord and plays a crucial role for recovery. While Th17 cells (Th17) produce pro-inflammatory cytokines, regulatory T cells (Treg) have opposite effects producing anti-inflammatory cytokines.

The aim of this study was to determine whether Th17- and Treg cells are involved in the pathogenesis of SCI or whether cellular changes occur due to coexisting inflammatory diseases. We hypothesized that chronic alterations in the Th17/Treg ratio are associated with a worse outcome after SCI.

Twenty-six paretic or plegic dogs with IVDH with and without coexisting inflammatory/immunological disease were investigated in the acute stage of the disease and after recovery of SCI. In addition, a healthy control group was included (n = 14). Quantification of T cells, from peripheral blood samples, was performed by multicolor flow cytometry.

After recovery significantly higher levels of Th17 (p=0.0265) and Treg cells (p=0.00025) were detected compared to acute IVDH. No significant influences were found by examination of the Th17/Treg ratio. Recovered dogs and the control group did not differ significantly from each other. There was no association between an imbalance in the ratio and neurologic severity or underlying diseases.

This study demonstrated that altered Th17 and Treg levels are caused by specific pathophysiological responses in the acute stage of IVDH rather than a preexisting condition contributing to clinical signs and prognosis after SCI. Manipulating of these cells could be considered when evaluating new treatment strategies for SCI.