Archiv "Morbus Crohn und Colitis ulcerosa: Neue Erkenntnisse zur Immunpathogenese" (09.05.1997)

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M

orbus Crohn und Colitis ulcerosa sind chronisch ent- zündliche Darmerkrankun- gen (CED) unklarer Ätiolo- gie, für die in vielen Fällen keine dauerhaft befriedigende Therapie zur Verfügung steht. In den letzten Jahren konnten wesentliche Mechanismen der Pathogenese der intestinalen Ent- zündungsreaktion aufgeklärt werden.

Entzündungsmediatoren, die mitein- ander in einem engen Wechselspiel der gegenseitigen Beeinflussung stehen, scheint eine zentrale Rolle sowohl in der Auslösung des akuten Schubes als auch im Unterhalt der chronischen intestinalen Entzün- dungsreaktion zuzukommen. Die durch Monozyten und Makrophagen produzierten proentzündlichen Zy- tokine Interleukin 1 (IL-1), Inter- leukin 6 (IL-6) und Tumornekrose- Faktor a(TNF-a) sind von großer Be- deutung in der Steuerung des intestinalen Entzündungsgeschehens. Dem Einfluß der proentzündlichen Zyto- kine stehen entzündungshemmende Mediatoren wie Interleukin-1-Rezep- torantagonist (IL-1ra), Interleukin 10 (IL-10) und Interleukin 4 (IL-4) ge- genüber. Die Initiation wie auch die Chronifizierung der intestinalen Ent- zündung lassen sich weitgehend aus Ungleichgewichten zwischen pro- und kontraentzündlichen Mediatoren er- klären. Da eine kausale Therapie nach wie vor nicht möglich ist, zielt ein Großteil der neueren, in der Im- muntherapie eingesetzten Medika- mente auf eine Immunmodulation,

das heißt eine Beeinflussung des Gleichgewichts zwischen entzün- dungsfördernden und -hemmenden Zytokinen. Dies kann entweder er- reicht werden, indem die Sekretion proinflammatorischer Zytokine un- terdrückt wird oder indem kontrain- flammatorische Zytokine wie Inter- leukin 10 oder Interleukin 4 in ihrer Bildung stimuliert oder substituiert werden. Neuere Erkenntnisse zeigen, daß pro- und kontraentzündliche Im- munregulation weitgehend durch ein Netzwerk intrazellulärer Signalme- chanismen vermittelt wird. Die direkte Beeinflussung von Transkriptions- faktoren wie dem Nuklear-Faktor Kappa B (NFkB) oder Molekülen der JAK-STAT-Familie, die direkt die Transkription von Entzündungsgenen steuern, wird neue therapeutische Optionen in der Zukunft eröffnen.

Immunpathophysiologie der intestinalen

Entzündung

Die auslösenden ätiologischen Faktoren für die Entstehung chronisch entzündlicher Darmerkrankun- gen sind weitgehend unklar. Die Inzi- denz beider Erkrankungen, M. Crohn

und Colitis ulcerosa, steigt in den letzten Jahrzehnten steil an, wobei sowohl ein epidemiologisches Nord- Süd- als auch ein West-Ost-Gefälle in Europa vorliegt. Sicher scheint jedoch, daß ein polygenetischer Hinter- grund besteht, der zur familiären Häufung beider Erkrankungen bei- trägt. Die Identifikation von Wahr- scheinlichkeits-(„Suszeptibilitäts“-)re- gionen auf den Chromosomen 3, 7, 12 und 16 (24, 50) hat zwar noch nicht zur Identifikation definierter Krankheits- gene geführt, zeigt jedoch, daß eine Vielzahl von genetischen Faktoren wahrscheinlich in Kombination mit epigenetischen Komponenten (Um- welt) zusammenkommen muß, um die Manifestation chronisch entzündli- cher Darmerkrankungen auszulösen.

Genauer sind unsere Vorstellun- gen zu den Mechanismen, die an der Pathophysiologie der schubweise ver- laufenden, chronischen intestinalen Entzündung beteiligt sind. Obwohl diese Entzündungsvorgänge mög- licherweise viele sekundäre Elemente enthalten, sind sie der eigentliche An- griffspunkt der gegenwärtigen anti- entzündlichen Therapiestrategien.

Denkbar ist jedoch auch, daß eine antigenunabhängige, sich selbst un- terhaltende Entzündung abläuft, die nach initialer Auslösung vor allem durch eine genetisch determinierte Störung der Toleranz gegen die eigene Darmflora gekennzeichnet ist.

Viele der grundlegenden immunologischen Mechanismen sind wichtige Elemente der Pathophysiologie sowohl

Morbus Crohn und Colitis ulcerosa

Neue Erkenntnisse zur Immunpathogenese

Als chronisch entzündliche Darmerkrankungen werden zwei schubweise verlaufende Erkrankungen zusammen- gefaßt, die das größte immunologische Kompartiment des Körpers, das intestinale, mukosaassoziierte Immunsystem betreffen. Unbestritten scheint, daß eine hochgradige Aktivierung von darmassoziierten Immunzellen einen wesentlichen Aspekt der Pathophysiologie von M. Crohn

und Colitis ulcerosa darstellt. Die regulatorischen Vorgän- ge, die sowohl die Interaktion zwischen einer Vielzahl von Mediatoren außerhalb der Zellen als auch von intrazel- lulären Mechanismen der molekularen Immunregulation betreffen, sind außerordentlich komplex. Ihre stückweise Entschlüsselung bietet den Ausblick auf ein Verständ- nis der wesentlichen Elemente chronischer Entzündungen.

Stefan Schreiber

¹

Eduard F. Stange

²

1 IV. Medizinische Klinik (Direktor: Prof. Dr.

med. Heribert Lochs), Universitätsklinikum Charité der Humboldt-Universität zu Berlin

2 Medizinische Klinik I (Direktor: Prof. Dr.

med. Horst Lorenz Fehm), Medizinische Universität zu Lübeck

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des M. Crohn als auch der Colitis ulcerosa. Unterschiede in der Immun- pathophysiologie sind möglicherweise zur Entstehung der klinisch verschie- denartigen Manifestation und des Ver- laufs der Erkrankungen wichtig. Eine Übersicht über diese Vorgänge und die beteiligten Zelltypen findet sich in den Grafiken 1und 2.

Granulozyten, Makrophagen, T- und B-Lymphozyten

Die frühesten morphologisch faßbaren Veränderungen der akuten Entzündung intestinaler Schleimhäu- te bei Morbus Crohn (MC) und Coli- tis ulcerosa (CU) bestehen in einer In-

filtration der Mukosa mit Granulo- zyten und mononukleären Phago- zyten, später auch mit Lymphozyten, als Reaktion des intestinalen Immun- systems auf eine noch unklare Noxe.

Diese könnte in einer bislang nicht be- wiesenen Infektion durch spezifische Erreger bestehen, wobei derzeit insbesondere beim M. Crohn Myco- bacterium paratuberculosis (67) oder auch eine persistierende Ma- sernvirusinfektion des Gefäßendo- thels (31, 68, 72) diskutiert werden.

Gute Hinweise gibt es jedoch, daß die orale Toleranz gegen die eigene Flora

gestört ist und daher eine über- schießende immunologische Reakti- on gegen normale Bestandteile des Darminhaltes zur Amplifikation der Entzündung beiträgt (13, 75). Ein kürzlich bei M. Crohn-Patienten iden- tifizierter Genlocus auf Chromosom 16 steht in enger Beziehung zu Zy- tokinrezeptoren und anderen im- munrelevanten Strukturen der Zell- oberfläche (24), so daß eine Störung der Immuntoleranz auf genetischer Basis derzeit die attraktivste Hypo- these zur Ätiopathogenese der CED darstellt.

In der Lamina propria finden sich im akuten Schub zahlreiche Granulo- zyten, die durch die Freisetzung von

Sauerstoffradikalen und Proteasen sowie anderen Mediatoren offenbar direkt eine Gewebsschädigung her- vorrufen können (2, 3, 17). Intestinale T-Lymphozyten weisen ein begrenz- tes Repertoire ihres Antigenrezeptors auf, das heißt, die Zahl der Antigene, die als immunologische Stimulantien in Frage kommen, ist deutlich einge- schränkt (6, 44, 48).

Sämtliche Immunzellpopulatio- nen der intestinalen Lamina propria weisen bei CED-Patienten eine vermehrte immunologische Aktivierung auf. In der Induktion von Lympho-

zytenaktivierung nehmen die CD4- positiven T-Zellen möglicherweise eine besondere Rolle ein: Während Epithelzellen in vitro normalerweise hauptsächlich CD8⁺T-Zellen aktivie- ren, findet bei CED eine erhebliche Aktivierung von CD4⁺T-Zellen (insbesondere CD4⁺Leu8^–-Zellen) statt, die die Immunaktivierung von B-Zel- len und T-Zellen der Lamina propria erheblich fördern können. Als Teil der gesteigerten immunologischen Akti- vierung ist die spontane Antikörper- produktion von intestinalen B-Zellen bei CED deutlich vermehrt. Anstelle von mukosaprotektivem IgA wird der Isotyp der gebildeten Antikörper auf potentiell Komplement aktivie- rendes IgG umgestellt (58, 59, 60). Ei- ne Bindung des bei CED in der Muko- sa „fälschlich“ gebildeten IgG an Ko- lonepithelzellen sowie eine lokale Komplementaktivierung konnte bei Colitis-ulcerosa-Patienten kürzlich nachgewiesen werden (19–22). Dabei wird ein 40 kDa großes Autoantigen an der epithelialen Basallamina, das möglicherweise mit Tropomyosin identisch ist, als Zielantigen diskutiert (10, 22). Ebenso kam es bei Patienten mit M. Crohn zur Ablagerung von IgG und lokaler Komplementaktivierung an Endothelzellen der kleinen Gefäße in der Muscularis mucosae und Sub- mucosa (19).

Die vermehrte Aktivierung der T- und B-Lymphozyten der intestinalen Lamina propria von CED-Patien- ten spiegelt sich auch im peripheren Blut wider (25, 32, 33, 34, 47, 58, 65).

Die immunologische Aktivierung von T-Zellen resultiert in einer ausgepräg- ten Proliferation und einer vermehr- ten Oberflächenexpression von Akti- vierungsantigenen, die letztendlich auch zu einer Freisetzung von Akti- vierungsmarkern durch enzymatische Abspaltung führt (löslicher Inter- leukin-2-Rezeptor, sIL-2R) (40, 46, 56, 57). Im Serum von CED-Patienten finden sich daher – abhängig von der Schwere der akuten Entzündung – deutlich erhöhte Spiegel an zirkulie- rendem sIL-2R (8, 35, 38, 57). Ein Großteil des in der Zirkulation be- findlichen sIL-2R wird durch die mo- nonukleären Zellen der intestinalen Lamina propria (LpMNC) in der ent- zündeten Schleimhaut von CED-Pati- enten mit hoher Krankheitsaktivität Die immunologische Aktivierung von Lymphozyten durch Monozyten und Makrophagen bedarf sowohl der Quer-

vernetzung des T-Zell-Antigenrezeptors durch Zell-Zell-Kontakt als auch akzessorischer, proentzündlicher Zyto- kine wie IL-1bund TNF-a. Makrophagen und Granulozyten sezernieren jedoch nicht nur IL-1bund TNF-a, sondern auch IL-8 und IL-6 als weitere proentzündliche Zytokine. Obwohl im Humansystem noch nicht ausreichend belegt, kommt wahrscheinlich dem IL-12 eine besondere Rolle in der Initiierung des Entzündungsgeschehens zu.

Interleukin-1-Rezeptorantagonist (IL-1ra) ist ein endogener Gegenspieler des IL-1b, der es durch kompetitive Bindung vom Rezeptor verdrängen kann, ohne diesen jedoch zu stimulieren. Bakteriellen Produkten wie Lipo- polysaccharid (LPS) oder Peptidoglykanen kommt im Darm eine zumindest unspezifisch stimulierende Rolle zu.

E n t z ü n d u n g

LPS IL-12?

IL-1ra

IL-8 IL-6 TNF-a IL-1b

Mo

Grafik 1

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gebildet (57). Eine erhöhte In-vitro- Sekretion von sIL-2R durch LpMNC konnte aber auch bei Patienten mit akuter Divertikulitis nachgewiesen werden (57). Die Aktivierung von T- Zellen dürfte daher nur die gemeinsa- me Endstrecke intestinaler Entzün- dungsreaktionen unterschiedlicher Ätiologie darstellen.

Es scheint daher wichtig, die Kas- kade immunologischer Aktivierung an einem früheren Zeitpunkt zu un- tersuchen. Mononukleäre Phagozy- ten (Makrophagen/Monozyten) der intestinalen Lamina propria wurden auf Grund ihrer Oberflächenmarker in der Lamina propria identifiziert und dürften eine wesentliche Rolle bei der Antigenpräsentation, der Pha- gozytose sowie der lokalen Synthese von Proteasen, Sauerstoffradikalen, Stickoxiden (NO_x), Leukotrienen und Zytokinen spielen. Bei CED sind alle genannten Funktionen der Mono- zyten/Makrophagen gesteigert (58).

Makrophagen/Monozyten (25, 34, 47, 65), aber auch neutrophile Granulo- zyten (39) sind die wesentlichen Pro- duzenten entzündungsfördernder Zy- tokine in der entzündeten Lamina propria des Darmes.

Die Rolle des Mukosaepithels und des Gefäßendothels

Entscheidend für die mechani- sche Integrität der Mukosa ist eine kontinuierliche, intakte Epithelzell- schicht. Diese verhindert die ungere- gelte Invasion einer Vielzahl von bakteriellen, diätetischen oder anderen luminalen Antigenen, die normalerweise in kontrollierter Form von im Epithel eingebetteten M-Zellen gezielt an darunterliegende Lymphfolli- kel weitergereicht werden (43, 69).

Unmittelbar vor und während eines aktiven Entzündungsschubes ist bei M. Crohn und Colitis ulcerosa die me- chanische Epithelbarriere defekt, so daß die intestinale Permeabilität für Makromoleküle gesteigert ist (4, 5, 49, 74). Vermutlich ist dieses Phänomen Folge einer Epithelzellschädigung durch Entzündungsmediatoren (TNF, Sauerstoffradikale und andere). Ob- wohl unwahrscheinlich, ist eine primäre Permeabilitätssteigerung als ätiologischer Faktor aber nicht völlig ausgeschlossen.

Die Rolle des Epithels ist jedoch nicht nur in der einer mechanischen Barrierefunktion zu sehen. Das intestinale Epithel ist wahrscheinlich in der Lage, durch Präsentation von Antigenen in den Ablauf des intestinalen Entzündungsgeschehens entscheidend einzugreifen. Normale Epithelzellen exprimieren vor allem MHC-Klasse-I-Moleküle und induzieren suppressiv wirkende zytotoxi- sche T-Zellen, während bei CED auch MHC-Klasse-II-Moleküle am Epithel nachweisbar sind. Die Verwendung von MHC-(HLA-)Klasse-II-Molekü- len zur Antigenpräsentation trägt zur Induktion von CD4-T-Helferzellen bei. Zusätzlich zu HLA-Molekülen können Epithelzellen auf ihrer Ober- fläche HLA-ähnliche Moleküle exprimieren, die ebenfalls eine Rolle in der Antigenpräsentation zu spielen scheinen (41, 42). Obwohl Epithelzellen in vitro aktiv bestimmte Zytokine (IL-6, IL-8, TGF-bund andere) synthetisie- ren, ist, nicht zuletzt aufgrund der wi- dersprüchlichen In-vivo-Befunde, ihre genaue Rolle in der intestinalen Immunregulation bei CED noch unklar.

Nach einer neueren Hypothese ist das Endothel, nicht das Epithel, der primäre Angriffspunkt der Ent- zündungskaskade. Diese Hypothese stützt sich, insbesondere bei M.

Crohn, auf Beobachtungen einer Vas-

kulitis mit nachfolgender ischämi- scher Nekrose des Epithels. Es fanden sich tatsächlich viele Granulome innerhalb degenerierter Gefäßlumina.

Als ursächlich wurde eine persistierende Masernvirusinfektion des Ge- fäßendothels verantwortlich gemacht.

Diese Hypothese einer primären Vas- kulitis muß allerdings noch weiter ab- gesichert werden (31, 68, 72). Gesi- chert ist allerdings, daß das Endothel eine wesentliche Rolle beim Einstrom von Leukozyten aus dem Blut ins Ge- webe spielt (51–53). Dieses Phäno- men („homing“) wird durch Adhäsi- onsmoleküle sowohl auf Leukozyten als auch auf Endothelzellen vermittelt (1, 26, 27, 36). Diese Adhäsionsmo- leküle werden in drei Gruppen unter- teilt: die Immunglobulin-Superfamilie (zum Beispiel ICAM-1 auf Mono- zyten und Endothelzellen, VCAM auf Endothelzellen kleiner Gefäße), die Integrine (zum Beispiel VLA-1 auf Lymphozyten, LFA-1 auf Leuko- zyten) und die Selektine (zum Bei- spiel ELAM-1 auf Endothelzellen).

Letztere bestimmen den primären Kontakt zwischen Leukozyten und Endothelzelloberfläche. E- und P-Se- lektin werden auf zytokinaktivierten Endothelzellen exprimiert. L-Selek- tin hingegen wird dauerhaft auf Leu- kozyten in der Zirkulation ausgebil- det. Die Adhäsionskräfte durch die nicht kovalente Bindung zwischen Se- Proentzündliche Zytokine (IL-1b, TNF-a) und entzündungsfördernde T-Zell-Zytokine (Interleukin 2 – IL-2, Interferon-gamma – gIFN) stehen in einem Gleichgewicht zu kontraentzündlichen Zytokinen (zum Beispiel Interleukine 4, 10 und 13), die als ihre Gegenspieler die immunologische Aktivierung herabregulieren.

Diese Gleichgewichte, die auf der Ebene der Monozyten/Makrophagen wie auch auf der Ebene der T-Zellen (T_Helfer-1 [Th1] versus T_Helfer-2 [Th2])-Zellen zu finden sind, sind für den Erhalt eines normalen, nicht entzün- deten Funktionszustandes der Schleimhäute von entscheidender Wichtigkeit.

E n t z ü n d u n g

IL-10

IL-2R

Th₁

Th₂ Mo

IL-4 IL-10

IL-4 IL-10 IL-2gIFN TNF-a

IL-1b T

Grafik 2

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lektinen und ihren Liganden einer- seits und Scherkräften durch den Blutstrom andererseits stehen in einem Gleichgewicht, das in Rollbewe- gungen der Leukozyten entlang der Gefäßwand resultiert. Die selektin- vermittelte Bindung führt zu einer Steigerung der Expression von Inte- grinen auf Leukozyten und in der Folge zu ihrer Interaktion mit Mo- lekülen der Immunglobulin-Superfa- milie. Beispielsweise bindet ICAM-1 das Integrin LFA-1 beziehungsweise VCAM-1 das Integrin VLA-4, das sich insbesondere auf intraepithelia- len Lymphozyten der Mukosa findet.

Diese Bindung, die auch als sekundä- re Adhäsion bezeichnet wird, ist we- sentlich stärker als die Bindung von Selektinen und leitet die Transmigra- tion des adhärierenden Leukozyten durch die endotheliale Zellschicht in die darunterliegende extrazelluläre Matrix ein. Außerdem sind Integrine von entscheidender Bedeutung beim sogenannten „homing“, das heißt dem Wiedereinwandern von gereiften Lymphozyten in die Darmwand. Ins- gesamt fand sich bei CED eine deutlich vermehrte Expression fast aller bisher untersuchter Adhäsionsmo- leküle, wie zum Beispiel ICAM-1 (Abbildung 1), ELAM-1, verschiede- ner Integrine sowie der E-, P- und L- Selektine. Vermutlich ist dies eher als Folge der lokalen und systemischen Freisetzung von Zytokinen und nicht als primäres Geschehen aufzufassen.

Da Kortikosteroide die Expression von Selektinen auf zirkulierenden Leukozyten bei Patienten mit CED unterdrücken, stellen diese Moleküle einen möglichen zukünftigen An- griffspunkt für die gezielte therapeutische Intervention dar (64).

Proinflammatorische Zytokine Die wichtigsten proinflammatorischen Zytokine sind TNF-a, IL-1b, IL-8 sowie in Teilaspekten IL-6. Eine vereinfachte Übersicht über die In- teraktion der wichtigsten Zytokine mit ihren Gegenspielern findet sich in Grafik 2.Zusätzlich entzündungsför- dernd können das Lymphokin Inter- feron g sowie auch die primär im- munmodulierenden Interferone a und b wirken. TNF-a stammt über- wiegend aus Monozyten/Makropha-

gen und aktivierten T-Zellen, indu- ziert Fieber und kann über IL-6 als sekundärem Mediator die Synthese von Akutphase-Proteinen (zum Bei- spiel C-reaktives Protein) induzieren.

TNF aktiviert Endothelzellen sowie T- und B-Zellen. Mittels In-situ-Hy- bridisierung fanden wir bei gesunden Freiwilligen nur vereinzelt IL-1b- und TNF-a-mRNA-positive Zellen, während bei M. Crohn und Colitis ulcerosa zahlreiche Entzündungszel- len, insbesondere Makrophagen, in der Lamina propria mRNA für beide Zytokine enthielten (Abbildung 2 und3) (73). Dies galt interessanter- weise auch für makroskopisch nicht

entzündete Areale. Demgegenüber war das Epithel für diese Zytokine immer negativ. Eine spontane TNF- a-Sekretion durch isolierte mononu- kleäre Phagozyten der intestinalen Lamina propria oder durch LpMNC war in vitro meist nicht zu beobachten. Nach Mitogenstimulation fand sich jedoch eine gegenüber gesunden Freiwilligen erhöhte Sekretion von TNF-adurch LpMNC aus befallener Schleimhaut bei M. Crohn und Coli- tis ulcerosa (47, 60). Entsprechend den Befunden der In-situ-Hybridisie- rung war eine erhöhte Sekretion auch bei LpMNC aus makroskopisch nicht befallenen Schleimhautabschnitten von CED-Patienten zu beobachten.

Komplementlyseexperimente be- stätigten, daß TNF-a vorwiegend durch intestinale Makrophagen se- zerniert wird.

Ähnliche Resultate fanden sich auch bei Untersuchung von Inter-

leukin 1b(IL-1b), das in vielen Syste- men zum TNF-a synergistische oder identische Wirkungen hat. Die Ex- pression und Sekretion von IL-1bwar in entzündeter Schleimhaut gegen- über nicht befallener Schleimhaut von CED-Patienten wie auch gegen- über Normalkontrollen deutlich er- höht (47). Als Produzenten konnten ebenfalls intestinale Makrophagen in den LpMNC-Präparationen identifiziert werden; bei der In-situ- Hybridisierung waren vereinzelt auch Epithelzellen positiv (Abbildung 3).

IL-2 wird ausschließlich von T-Zel- len gebildet und ist ein potenter Wachs- tumsfaktor für T- und B-Zellen sowie natürliche Killerzellen.

Im Gegensatz zu früheren Befunden einer gestörten In-vitro- Freisetzung von IL-2 spricht ein gesteigerter mukosaler Gehalt dieses Zytokins und der entsprechenden mR- NA eher für eine ge- steigerte Synthese. Er- höhte Spiegel von IL-2 und seinem löslichen Rezeptor (sIL-2R) finden sich in Abhängig- keit von der Aktivität der Erkrankung auch in der Zirkulation (8, 35, 38, 57, 58).

Interleukin 6 wird ebenso zur Gruppe der proinflammatorischen Zytokine gerechnet, obwohl seine biologischen Wirkungen sich in eini- gen Punkten von denen des TNF-a und IL-1bunterscheiden und in Teil- aspekten eher kontraentzündlich sind. Auch hier zeigt die In-situ-Hy- bridisierung bei CED eine aktive Synthese (mRNA) in zahlreichen La- mina-propria-Zellen und nur vereinzelt positive Epithelzellen an. LpM- NC aus entzündeter Schleimhaut von CED-Patienten folgen in ihrem Se- kretionsverhalten für IL-6 dem IL- 1b: Sowohl bei Colitis-ulcerosa- als auch Morbus-Crohn-Patienten war eine gegenüber gesunden Freiwilli- gen deutlich erhöhte spontan- und mitogeninduzierte Sekretion von IL- 6 zu verzeichnen. Ebenso fand sich eine gegenüber gesunden Freiwilligen erhöhte Sekretion durch LpMNC aus nicht befallener Schleimhaut von Abbildung 1: Immunhistochemischer Nachweis des interzellulären Adhäsi-

onsmoleküls 1 (ICAM-1) im Endothel (Pfeile) in derselben Biopsie wie (2) (Colon ascendens, Patient mit Colitis ulcerosa). APAAP-Färbung, H. E.-Gegen- färbung, Vergrößerung x 400

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CED-Patienten (47, 60). Während der klinischen und endoskopischen Remission fanden wir in einer Sub- gruppe von Morbus-Crohn-Patienten eine erhöhte Freisetzung von TNF-a und IL-1b durch

LpMNC. Somit läßt sich eine ge- steigerte Zytokin- synthese nicht nur in makroskopisch noch normaler Schleimhaut beobachten, sondern diese frü- he Entzündungs- reaktion hängt auch direkt mit dem Risiko eines baldigen Rezidivs zusammen (62, 63).

Die Rolle von IL-8, einem wich-

tigen Faktor bei der Chemotaxis von Neutrophilen, Lympho- und Mono- zyten, ist im Rahmen der CED noch ungeklärt. Seine Konzentration ist vor allem bei Colitis ulcerosa in der Mukosa erhöht, die Funktion des Epithels bei der IL-8 Synthese ist derzeit umstritten (9, 16, 18, 66). Ähnli- ches gilt auch für die noch ungeklärte Rolle von Interferon g als bekannt potentem Makrophagen-Aktivator (7, 15, 32).

Kontraentzündliche Zytokine und Rezeptor-Antagonisten

In akuten entzündlichen Reaktio- nen vermögen mononukleäre Phago- zyten, Epithelzellen, Endothelzellen und Fibroblasten nicht nur die obenge- nannten proentzündlichen Mediatoren zu produzieren, sondern auch potentiell antientzündliche Faktoren wie Interleukin-1-Rezeptorantagonist (IL- 1ra) und lösliche Interleukin-Rezepto- ren (11, 12). Diese sind in der Lage, mit proentzündlichen Entzündungsmedia- toren zu interagieren und diese entweder in Lösung oder während der Bindung an den zugehörigen Rezeptor zu inhibieren. Bei verschiedenen tier- experimentellen Colitis-Modellen und bei CED wurde ein verringertes mo- lares Verhältnis von IL-1ra/IL-1 als entzündungsförderndes Phänomen be- schrieben.

Die immunregulatorischen Inter- leukine 4 und 10 (71, 14, 23, 37, 70) werden bei der Maus insbesondere durch eine auf B-Zell-Regulation und entzündungshemmende Immunregu-

lation spezialisierte Subpopulation von T-Helferzellen, die TH2-Zellen, gebildet. TH2-Zellen stehen damit den TH1-Zellen gegenüber, die die entzündungsfördern-

den Zytokine IL-2 und IFN-g bilden.

Beim Menschen ist die Unterscheidung der T-Helferzellen in TH1- und TH2-Zel- len auch aufgrund fehlender immunologischer Marker nicht so klar wie bei der Maus: Hier läßt sich zwar auch eine Bil- dung von Interleu- kin 4 auf bestimmte T-Zell-Subpopulatio- nen zurückverfolgen, Interleukin 10 wird jedoch hauptsächlich durch aktivierte Mo-

nozyten und Makrophagen gebildet.

Beide Zytokine, Interleukin 4 und In- terleukin 10, sind neben spezifischen Einflüssen auf B-Zell-Differenzie- rung und -Maturation deutlich kon- traentzündlich. Sie haben ein großes entzündungshemmendes Potential, das sich in der Fähigkeit, die Sekreti- on proentzündlicher Moleküle durch T-Zellen, Monozyten, Makrophagen, neutrophile Granulozyten und andere Zellen zu inhibieren, äußert (71, 14,

23, 37, 61, 70). Wir fanden bei peripheren Monozyten und LpMNC von CED-Patienten eine in bezug auf im- munregulatorische Effekte deutlich verminderte Wirkung von IL-4 (61).

Kucharzik und Mitarbeiter fanden, daß diese „Resistenz“ mit der Krank- heitsaktivität zu korrelieren scheint und gemeinsames Kennzeichen aktiver chronisch entzündlicher Reaktio- nen ist (29). Eine Resistenz gegen Herabregulation von Entzündung durch Interleukin 4 (und möglicher- weise auch Interleukin 13, das ebenfalls an den IL-4-Rezeptor bindet) (29) könnte zur Chronifizierung der Entzündung beitragen. Der Mecha- nismus einer solchen, wahrscheinlich funktionellen, Resistenz involviert Elemente in der Signaltransduktions- kette des IL-4-Rezeptors: Eine Alte- ration der durch den Insulinrezeptor und den IL-4-Rezeptor gemeinsam genutzten Moleküle insulin receptor substrate(IRS)-1 und -2 könnte die molekulare Brücke zwischen IL-4- Resistenz und Insulin-Resistenz bei chronischer Entzündung darstellen.

Mäuse, in denen das Interleukin- 10-Gen funktionell durch Mutation ausgeschaltet wurde („IL-10-knock- out“-Mäuse), entwickeln eine Colitis, die in verschiedenen morphologischen Aspekten eine Ähnlichkeit mit chronisch entzündlichen Darmerkrankun- gen des Menschen hat (30). In diesem Modell und auch in anderen tierexpe- rimentellen Systemen, wie zum Bei- spiel Mäusen mit schwerer kombinier- ter Immundefizienz („SCID-Mäuse“), Abbildung 2: Expression von Tumornekrose-Faktor-a in zahlreichen Zellen

der Lamina propria im Colon ascendens eines Patienten mit aktiver Colitis ulcerosa (In-situ-Hybridisierung, Pappenheim-Gegenfärbung, Vergrößerung x 400)

Abbildung 3: Interleukin-1b-Expression in einem Zell-Cluster (Pfeile) in der La- mina propria des Colon transversum eines Patienten mit aktivem Morbus Crohn (In-situ-Hybridisierung, Pappenheim-Gegenfärbung, Vergrößerung x 1000)

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in denen durch einen Transfer syn- gener T-Helferzellsubpopulationen (CD4⁺CD45^RBhigh+) eine Colitis erzeugt wurde, hat Interleukin 10, nicht jedoch IL-4, eine profunde antientzündliche Wirkung (45). Durch IL-10 konnte bei CED sowohl die In-vitro- als auch die In-vivo-Freisetzung von IL-1bund TNF- adosisabhängig reduziert werden. Die- se Befunde weisen darauf hin, daß fragi- len Gleichgewichten zwischen pro- und kontraentzündlichen Faktoren und ihrer wechselseitigen Beeinflussung eine ent- scheidende Rolle in der Pathogenese der chronischen intestinalen Entzündung zukommt.

Diese Gleichgewichte laufen in den Immunzellen in der Regulation der Transkription von Immun- und Entzündungsgenen zusammen: Nu- kleäre Faktoren, die Transkriptions- vorgänge durch Bindung an DNA- Elemente an- und abschalten, sind kürzlich identifiziert worden. Wir fanden, daß insbesondere der nukleäre Faktor Kappa B, der Entzündungsge- ne gezielt anschaltet, in der Regulati-

on des immunologischen Aktivie- rungszustands der Granulozyten, aber auch Monozyten/Makrophagen bei CED eine wesentliche Rolle spielt (39). Die Aktivierung von nukleärem Faktor Kappa B durch verstärkende Faktoren wie Lipopolysaccharid oder TNF-akönnte einige der Immunphä- nomene bei CED erklären. Gleichzei- tig zeigt sich, daß viele der empirisch bei chronisch entzündlichen Darmer- krankungen als antientzündlich cha- rakterisierten Therapeutika über eine Reduktion der Aktivierung von nu- kleärem Faktor Kappa B (NFkB) zu wirken scheinen. Antientzündliche Faktoren wie Interleukin 10 oder Steroide (54), aber in schwächerem Ausmaß auch 5-Aminosalizylate (28), stabilisieren oder induzieren konstitu- tiv vorliegende Inhibitoren der Akti- vierung von NFkB als wesentlichen Teil ihres Wirkmechanismus (Gra- fik 3). Neben NFkB sind eine Vielzahl anderer Transkriptionsfaktoren an der intrazellulären Regulation der Transkription von Entzündungsgenen

beteiligt. Die Kenntnis und die klini- sche Charakterisierung dieser Regu- lationsmechanismen eröffnen einen Ausblick auf eine Vielzahl zukünf- tiger molekularer Zielstrukturen einer immunologischen Therapie der chronisch entzündlichen Darmer- krankungen. Die rapide fortschreiten- de Aufklärung des genetischen Hin- tergrundes läßt eine Zusammen- führung von funktionellen Alteratio- nen in der molekularen Immunregu- lation mit fixierten genetischen De- fekten in korrespondierenden, im- munrelevanten Strukturen erwarten.

Die In-situ-Hybridisierungen wurden im Institut für Immunologie und Transfusionsmedizin (Direktor: Prof. Dr. Holger Kirchner) der Me- dizinischen Universität Lübeck durchgeführt.

Zitierweise dieses Beitrags:

Dt Ärztebl 1997; 94: A-1268–1274 [Heft 19]

Die Zahlen in Klammern beziehen sich auf das Literaturverzeichnis im Sonderdruck, anzufordern über die Verfasser.

Anschrift für die Verfasser

Priv.-Doz. Dr. med. Stefan Schreiber Universitätsklinikum Charité der Humboldt-Universität zu Berlin IV. Medizinische Klinik

Schumannstraße 20/21 10117 Berlin

Steroide, IL-10 NFkB Dimer

NFkB Dimer NFkB

Dimer

NFkB p65

IKkBa IkBa

Stabilisierung/

Induktion von IkBa

Spezifische Phosphorylierung

und Abbau

Transkription von Entzündungsgenen

Grafik 3

Grafik 3: Transkriptionsfaktoren sind die entscheidenden regulatorischen Moleküle in der An- und Abschaltung von Entzündungsgenen. Von zentraler Bedeutung ist nukleärer Faktor Kappa B (NFkB), der im Ruhezustand gebunden an einen Inhibitor im Zytosol (Inhibitor Kappa B, IkBa) vorliegt. Nach Aktivierung durch TNF-a oder LPS wird der Inhibitor in wenigen Minuten durch spezifische Phosphorylierung abgebaut und das gebun- dene NFkB freigesetzt. Dieses bildet Dimere, transloziert in den Kern und reguliert komplexe Transkriptions- vorgänge durch direkte Bindung an spezifische DNA-Sequenzen. Interleukin 10 als kontraentzündliches Zyto- kin oder Therapeutika wie Glukokortikoide (64), aber auch 5-Aminosalizylate (28) reduzieren funktionell ak- tives NFkB, zum Beispiel durch Induktion von IkB.

Diskussionsbeiträge

Zuschriften zu Beiträgen im me- dizinisch-wissenschaftlichen Teil – ausgenommen Editorials, Kongreßbe- richte und Zeitschriftenreferate – kön- nen grundsätzlich in der Rubrik „Dis- kussion“ zusammen mit einem dem Autor zustehenden Schlußwort veröf- fentlicht werden, wenn sie innerhalb vier Wochen nach Erscheinen der be- treffenden Publikation bei der Medi- zinisch-Wissenschaftlichen Redaktion eingehen und bei einem Umfang von höchstens zwei Schreibmaschinensei- ten (30 Zeilen mit je 60 Anschlägen) wissenschaftlich begründete Ergän- zungen oder Entgegnungen enthalten.

Für Leserbriefe zu anderen Bei- trägen gelten keine besonderen Re- gelungen (siehe regelmäßige Hin-

weise). DÄ/MWR