R. equi ist ein fakultativ intrazellulär lebendes Pathogen. Daher geht man davon aus, dass T-Zell-vermittelte Immunmechanismen die entscheidende Rolle in der Bekämpfung der Infektion spielen. In diesem Feld wurde viel Forschung an Mäusen betrieben. T-Lymphozyten sind für die Elimination von virulentem R. equi in Mäusen unbedingt erforderlich (KANALY et al. 1995). Doch funktionelle T-Lymphozyten allein genügen dazu nicht, die Differenzierung der CD4+ (Helfer) T-Zellen in Th1 oder Th2 ist wichtig. Denn diese entscheidet über die Sekretion bestimmter Cytokine und den Charakter der weiteren Immunantwort. Eine Th1-Antwort, welche durch IFN-- Bildung gekennzeichnet ist, bewirkt eine pulmonale Clearance von R. equi, was unter einer Th2-Antwort mit IL-4 Produktion nicht gelingt (KANALY et al. 1995, 1996).
Diese Schlüsselrolle der Th1-Antwort, welche proinflammatorisch wirkt und sowohl CD4+ also auch CD8+ (cytotoxische) T-Zellen rekrutiert, wurde auch bei adulten Pferden dargelegt (HINES et al. 2001). Ein starkes Stimulanz, um naive T-Zellen zu Th1-Zellen zu differenzieren, stellt IL-12 dar. Es wird von aktivierten Makrophagen, Neutrophilen und dendritischen Zellen gebildet (KANALY et al. 1995). Die dabei mobilisierten CD4+ und CD8+ T-Zellen sind eine wichtige Quelle für IFN- (HINES et al. 2003). Mäuse, in denen IFN- neutralisiert wurde, können R. equi nicht erfolgreich bekämpfen und entwickeln Lungengranulome (KANALY et al. 1995).
Lymphozyten von neugeborenen Fohlen zeigen in vitro ein hochgradiges Defizit sowohl bei der Expression der IFN--Gene als auch bei der IFN--Protein-Produktion.
Beide steigen mit zunehmendem Alter an und erreichen mit etwa drei Monaten das Level von erwachsenen Pferden. Das scheint nicht allein mit einer verminderten Th1- Antwort oder wenigen Gedächtniszellen zusammenzuhängen, sondern vielmehr eine unvollständige IFN--Produktion durch T-Zellen unabhängig vom Differenzierungsstatus widerzuspiegeln (BREATHNACH et al. 2006). Die Autoren nutzten in dieser Studie mononukleäre Blutzellen (PBMC) und stimulierten diese mit Phorbol Myristase Acetat (PMA) und Ionomycin. PMA kann verschiedene Zellpopulationen über die Aktivierung der Protein Kinase C anregen. Dazu gehören unter anderem T-Zellen und B-Zellen. In T-Zellen läuft normalerweise nach einer
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Antigen-spezifischen T-Zellrezeptor (TCR)-Aktivierung ein intrazellulärer Signalweg ab, der zur Differenzierung der Zelle und Produktion verschiedener Cytokine führt.
PMA kann T-Zellen unabhängig von ihrem TCR aktivieren und somit die Produktion von Cytokinen veranlassen. Dabei entsteht eine polyklonale Cytokinantwort aus dem naiven T-Zellpool, welche zeigt, was diese Zellen potentiell bilden können (WEISS et al. 1984). Ebenfalls mit PBMC von Fohlen und unter anderem auch mit PMA arbeitete die Gruppe um WAGNER, als sie die Th-Zellantwort bei Fohlen in den ersten drei Lebensmonaten analysierten. Sie untersuchten dafür die Cytokinproduktion von IFN- (Th1), IL-4 (Th2) und IL-10 (mit IFN- TR1=
regulatorische T-Zellen). Dabei wurde ebenfalls eine reduzierte IFN--Produktion bei Neonaten im Vergleich zu adulten Pferden nach PMA-Stimulation festgestellt. Ähnlich waren jedoch auch IL-4- und IL-10-Produktion vermindert. Das Th1/Th2-Verhältnis stellte sich abhängig vom Alter deutlich zu Gunsten der Th1-Antwort dar. Außerdem zeigten sich IFN-/IL-10-Verhältnisse wie beim erwachsenen Pferd und die Produktion von IFN- durch Th-Zellen und CD8+ CTL (cytotoxische T-Zellen) in den ersten fünf Lebenstagen war klar ersichtlich. Das bedeutet, dass T-Zellen von equinen Neonaten und Fohlen in der Lage sind, Th1-, CTL- und TR1-Antworten zu bilden, die qualitativ ähnlich denen adulter Pferde sind. Darüber hinaus wurde eine verminderte Th2-Antwort beim Fohlen nachgewiesen, welche innerhalb der ersten drei Lebensmonate quantitativ nicht an Werte von erwachsenen Pferden heranreicht (WAGNER et al. 2010). Dies steht im Widerspruch zu Forschungsergebnissen bei neonaten Mäusen und Menschen, bei denen davon ausgegangen wird, dass die zellvermittelte Immunantwort den Weg durchläuft (ADKINS 2000). Eine Th2-Antwort auf Pathogene wurde auch für equine Neonate angenommen, da die Expression von IFN--spezifischer mRNA der Fohlen erst im Alter von vier Wochen signifikant steigt (BOYD et al. 2003).
Hingegen wurde die Insuffizienz der IFN--Produktion bei Fohlen deutlich in Frage gestellt (JACKS et al 2007). Neonate Fohlen wurden dazu intrabronchial mit verschiedenen Dosen virulenter R. equi infiziert. Anschließend wurden Zellen aus den bronchialen Lymphknoten mit R. equi–Antigen stimuliert. Es zeigte sich, dass Fohlen, welche mit einer geringen Infektionsdosis (1x106 CFU pro Fohlen) infiziert
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worden waren, eine signifikant höhere Expressionsmenge von IFN- mRNA und ein höheres IFN-/IL-4 Verhältnis hatten als adulte Pferde. Es muss erwähnt werden, dass alle Fohlen trotzdem Läsionen in der Lunge zeigten, was darauf schließen lässt, dass neben der Th1-Antwort ein anderer Immunmechanismus nicht funktionierte.
Den Effekt der Infektionsdosis auf die zelluläre und die humorale Immunantwort von neugeborenen Fohlen untersuchten JACKS und GIGUÈRE (2009). Fünf Fohlen wurden intrabronchial mit einer geringen Dosis (1 x 106 CFU) und drei Fohlen mit einer hohen Dosis (1 x 108 CFU) eines virulenten R. equi Stammes infiziert. Die Fohlen der niedrig dosierten Gruppe zeigten klinisch keine Krankheitssymptome, hatten jedoch kleine, makroskopisch sichtbare Lungenläsionen. Dagegen zeigten die Fohlen der hoch dosierten Gruppe schwere Krankheitsanzeichen und schwere, großflächige Lungenläsionen. Die hoch dosierte Gruppe entwickelte signifikant mehr IgG(T) als die niedrig dosierte. Darüber hinaus gab es eine Tendenz zu einem größeren IFN-/IL4 Verhältnis bei der niedrig dosierten Gruppe. Diese Studie zeigt, dass die Infektionsdosis sowohl die Antikörpersubklassen als auch das Cytokinprofil der Immunantwort von Fohlen beeinflussen kann. Schon in einer früheren Studie wurde virulentem R. equi die Fähigkeit zugeschrieben, die Cytokinantwort von Fohlen modulieren zu können, indem die Expression von IFN- mRNA in CD4+ Zellen herunterreguliert wird (GIGUÈRE et al. 1999). Die Infektionsdosis ist demnach eine entscheidende Größe für die Entwicklung sicherer und wirksamer Lebendimpfstoffe.
Bei adulten Pferden ist nachgewiesen, dass cytotoxische T-Zellen (CTL) an der Bekämpfung von R. equi beteiligt sind (HINES et al. 2003). Diese R. equi-spezifischen CTL sind nicht darauf beschränkt, den Haupthistokompatibilitäts-komplex I (MHC) zu erkennen, sondern bemerken CD1 als nicht klassenspezifisches MHC-Molekül. Dadurch scheinen sie besondere Lipide aus der Zellwand des Bakteriums zu erkennen. Dieser Weg der Antigenpräsentation ist auch bei dem R.
equi in vielerlei Hinsicht ähnlichen Erreger Mycobacterium tuberculosis beschrieben.
Dessen Lipidantigene sind Lipoarabinomannan oder Mycolsäure (PATTON et al.
2005). Unterschiede in der CD1-Expression sind bei Alverolarmakrophagen (gering) und Monozyten (höher) und der Verteilung auf mit R. equi infizierten (gering) und
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nicht infizierten (höher) Makrophagen gezeigt worden. Dabei wird vermutet, dass R.
equi die Expression von CD1 auf der Oberfläche von Makrophagen herunterregeln kann (PARGASS et al. 2009). Die signifikant verminderte Ausbildung von CD1 auf Fohlenmakrophagen im Vergleich derer adulter Pferde könnte ebenfalls ein negativer Faktor bei der Beseitigung der R. equi–Infektion durch Fohlen sein (PARGASS et al.
2009).
Abb. 1: Die zelluläre Immunantwort auf R. equi (GIGUÈRE et al. 2011)
Weiterhin wird der Einfluss des Cytokins Interleukin-17, welches stark inflammatorisch wirkt und die Abwehr von Pathogenen unterstützt sowie eine Rolle in autoimmunen Prozessen spielt (KORN et al. 2009), auf die Abwehr von R. equi angenommen. IL-17 wird von Th17-Zellen sezerniert, einer Untergruppe der T-Helferzellen. IL-23 und IL-6 bewirken die Differenzierung von Th17-Zellen aus naiven
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CD4+-Zellen. IL-17 induziert die Bildung entzündungsfördernder Cytokine, Chemokine und Prostaglandine aus beispielsweise Makrophagen, Fibroblasten und Epithelzellen. Die mRNA von IL-17 wird ähnlich der von IL-4 in den ersten Lebenswochen der Fohlen von R. equi-stimulierten PBMC geringer gebildet als bei adulten Pferden (LIU et al. 2011). Die Mengen steigen jedoch wesentlich schneller an als bei IL-4. Interessanterweise konnte keine verminderte Th1-Antwort durch reduzierte IFN- mRNA Expression bei neonaten Fohlen festgestellt werden (LIU et al. 2011). Durch seine unterstützende Wirkung bei der Erregerabwehr wird dem IL-17 eine wichtige Bedeutung bei der Bekämpfung von R. equi zugesprochen.