Aus der Abteilung für Gastroenterologie, Hepatologie und Endokrinologie Zentrum Innere Medizin
Medizinische Hochschule Hannover
Effekte von Adenosin und Interferon-α auf humane periphere mononukleäre Blutzellen
Dissertation
zur Erlangung des Doktorgrades der Medizin in der Medizinischen Hochschule Hannover
vorgelegt von Florian Jeffe aus Wolfenbüttel
Hannover 2011
Angenommen vom Senat der Medizinischen Hochschule Hannover
am 13.09.2011
Gedruckt mit der Genehmigung der Medizinischen Hochschule Hannover
Präsident: Prof. Dr. med. Dieter Bitter-Suermann
Betreuer der Arbeit: Prof. Dr. med. Hans-Heinrich Wedemeyer Referent/Referentin: Prof. Dr, med. Torsten Witte
Korreferent: PD Dr. rer. nat. Karsten Grote
Tag der mündlichen Prüfung: 13.09.2011
Promotionsausschussmitglieder:
Prof. Dr. med. Reinhold Ernst Schmidt Prof. Dr. med. Gunnar Klein
Prof. Dr. med. Hüseyin Bektas
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis ...III
1 Aufführung der verwendeten Abkürzungen ...4
2 Einleitung ...5
2.1 Zelluläre Immunantworten bei Virusinfektionen ...5
2.2 Adenosin ...11
2.3 Regulation der zellulären Immunantworten durch Adenosin...15
2.4 Virale Infekte am Beispiel der Hepatitis C...19
2.4.1 Immunantwort bei Hepatitis C ...19
2.4.2 Therapie der viralen Hepatitis C...20
3 Fragestellung ...21
4 Publikation...22
5 Zusammenfassung und Ausblick...33
5.1 Hemmende Wirkung von Adenosin auf humane PBMC ...34
5.2 Synergistische Wirkung von Adenosin und IFN-α auf die IFN-γ-Produktion von NK-Zellen...35
5.3 Bedeutung für die Regulation von Immunantworten bei viralen Hepatitiden...37
6 Literaturverzeichnis ...39
7 Anhang...49
7.1 Lebenslauf...49
7.2 Publikation und Präsentationen ...50
7.3 Danksagung ...51
7.4 Eidesstattliche Versicherung nach §2 Abschnitt Nr. 5 und Nr. 6...52
1 Aufführung der verwendeten Abkürzungen
NK-Zellen Natürliche Killerzellen
IFN Interferon
IL Interleukin
VSV Vesicular Stomatitis Virus
LCMV Lymphocytic Choriomeningitis Virus
HSV Herpes Simplex Virus
HBV Hepatitis B Virus
MHC Haupthistokompatibilitätskomplex
NKT-Zellen Natürliche Killer T-Zellen
TNF Tumor Nekrose Faktor
RSV Respiratory Syncytial Virus
CD2 Cluster of Differentiation 2
Ly6 Lymphozyten Antigen 6 Komplex
KIR Killer Cell Immunoglobulin-like Receptor
NO Stickoxid
GM-CSF Granulozyten Makrophagen Kolonie-stimulierender Faktor
MIP Macrophage Inflammatory Protein
MCP Monocyte Chemotactic Protein
RANTES Regulated upon Activation, Normal T-cell Expressed, and Secreted
ATP Adenosintriphosphat
ADP Adenosindiphosphat
AMP Adenosinmonophosphat
cAMP Zyklisches Adenosinmonophosphat
IP3 Inositoltriphosphat
DAG Diacylglycerol
PLC/PLA2/PLD Phospholipase C/A2/D
mRNA Messenger Ribonucleic acid
RT-PCR Reverse transcription polymerase chain reaction
TLR Toll-like receptors
PHA Phytohemagglutinin
2 Einleitung
2.1 Zelluläre Immunantworten bei Virusinfektionen
Der Mensch hat vielfältige Abwehrmechanismen gegen Pathogene entwickelt, die die physikalische und chemische Abwehr beinhalten. Dazu zählen unter anderem der negative pH-Wert der Haut und der Magenflüssigkeit, die Haut als physikalische Barriere an sich, das bronchiale Flimmerepithel, die Tränenflüssigkeit und vieles mehr.
Zudem besitzt der menschliche Körper eine angeborene und eine erworbene Immunab- wehr, die von löslichen und zellulären Faktoren vermittelt wird.
Abb. 1: Schematische Darstellung der erworbenen und angeborenen Immunabwehr. CD4+ T-Helfer-Zelle (CD4+ TH-Zelle), CD8+ zytotoxische T-Zelle (CD8+ CTL), Natürliche Killerzelle (NK- Zelle), Anigenpräsentierende Zelle (APC), Haupthistokompatibilitätskomplex I/II (MHC I/II).
Die angeborene Immunabwehr setzt sich aus zellulären und humoralen Faktoren zusammen. Zu den Abwehrzellen gehören NK-Zellen, Makrophagen und Granulozyten.
Vor allem die NK-Zellen sind von großer Bedeutung, da sie eine erste unspezifische Abwehr gegen eindringende Viren darstellen.
Zahlreiche lösliche Faktoren sind beschrieben worden, die Immunantworten auf unter- schiedlichste Art und Weise regulieren können. Hierzu zählen Komplementfaktoren,
Angeborene Immunität Zelluläre Immunität
Humorale Immunität
B Zelle
APC
NK Zelle CD8+
CTL CD4+
TH Zelle
MHC II
MHC I
Antikör-
Erworbene Immunität
Zytokine, Chemokine und Interferone. Bei den Interferonen werden Typ-I, II und III Interferone unterschieden (1;2).
Die Typ-I Interferone werden unterteilt in IFN-α und IFN-β, sie werden nach der Aktivie- rung von zytoplasmatischen Rezeptoren durch die Anwesenheit von viralen Produkten von befallenen Zellen produziert und geben somit ein Signal an Abwehrzellen der Umgebung ab (3). Sie regulieren zudem die MHC Klasse I Moleküle auf infizierten Zellen und somit die Empfänglichkeit gegenüber NK-Zellen (4). Des Weiteren hemmen sie in hoher Konzentration die IL-12 Produktion von dendritischen Zellen und Monozyten (5-7).
Im Verlauf einer Virusinfektion ist es Ziel des Wirtes, die Infektion zu eliminieren ohne schwerwiegende Pathologie der betroffenen Organe zu induzieren. Auf der anderen Seite haben Viren häufig Mechanismen entwickelt, einer effizienten Immunabwehr zu entgehen.
Zunächst erkennt das Virus seine Zielzellen, dockt sich an und dringt in die Zelle ein.
Dort transkribiert es sein Genom, übersetzt es und vervielfältigt virale Genprodukte.
Anschließend produziert es neue Virionen und vermehrt sich, um weitere Zellen zu infizieren. Zur gleichen Zeit versucht der Wirt das Virus zu erkennen und ggf. so schnell wie möglich zu eliminieren.
Erkennt die befallene Zelle eine Virusinfektion, hat sie die Möglichkeit Typ-I Interferone (IFN-α und IFN-β) zu produzieren, welche normalerweise nicht oder nur in geringen Mengen von gesunden Zellen produziert werden. Dieses geschieht schon innerhalb der ersten Stunden der Infektion (8). Diese Typ-I Interferone können alleine schon den Reproduktionszyklus (Replikation des Genoms, Transkription, Translation viraler Genprodukte und das Zusammensetzen und Ausschütten neuer Virionen) des Virus stören, indem sie in einen der Schritte eingreifen. Es existieren viele Studien die zeigen, dass Viren (z. B. Vaccinia Virus, VSV Vesicular Stomatitis Virus, Lymphocytic Choriome- ningitis Virus LCMV, HSV, HBV) in vivo auf die antivirale Aktivität der Typ-I Interferone sensibel sind (9;10). Im Mausmodell wurde gezeigt, dass sich zum Beispiel der Lympho- cytic Choriomeningitis Virus (LCMV) in Mäusen, die neutralisierende IFN-α oder IFN-β Antikörper erhalten hatten, unkontrolliert vermehren konnten (11). Zu gleichen Ergebnis- sen kam man in IFN-α/β Rezeptor Knock-out Mäusen (12;13). Zudem besitzen die Typ-I Interferone die Fähigkeit, Entzündungszellen anzulocken und zu aktivieren und die Expression der MHC Proteine der infizierten Zelle zu steigern. Zudem fördern sie die Prozessierung und den Transport der viralen Peptide zur Zelloberfläche, so dass sie
vermehrt durch die MHC Proteine an der Oberfläche der infizierten Zellen den Abwehr- zellen präsentiert werden. Zum anderen hat die infizierte Zelle die Möglichkeit, ihre Apoptose einzuleiten, um die Virusreplikation zu verhindern.
Durch die infizierten Zelle und deren produzierten Chemokine und Zytokine werden die unspezifischen Abwehrzellen der angeborenen Immunabwehr aktiviert, die Granulozy- ten, NK-Zellen und NKT-Zellen.
Granulozyten
Granulozyten sind Phagozyten und werden in neutrophile, basophile und eosinophile Granulozyten unterteilt. Dabei sind neutrophile Granulozyten die häufigsten Leukozy- ten im Blut. Sie spielen ihre Hauptrolle bei der Abwehr von bakteriellen Infektionen (14). Ihre Funktion bei der Virusabwehr ist weit weniger bekannt, obwohl sie bei eini- gen Virusinfektionen schnell am Ort der Entzündung erscheinen (15;16). Angelockt durch Chemokine, die durch infizierte Zellen und Makrophagen ausgeschüttet wur- den, produzieren sie unter anderem TNF-α und Stickstoffmonoxid (NO), welche die Virusreplikation hemmen können. Hierzu gibt es Beispiele wie die HSV Infektion der Cornea (17;18) oder die Respiratory Syncytial Virus (RSV) Infektion der Lunge (19).
NK-Zellen
NK-Zellen können die infizierten Zellen sehr früh während einer Infektion erkennen und besitzen mindestens zwei Effektorfunktionen, die zur Kontrolle der Infektion bei- tragen (20;21). Sie werden durch Chemokine der infizierten Zellen und aktivierte lokale Makrophagen angelockt, die eine der Hauptquellen für IFN-α/-β sind. Die Typ-I Interferone induzieren die Proliferation und Zytolyse der virusinfizierten Zellen durch die NK-Zellen (22). NK-Zellen besitzen aktivierende Rezeptoren (z.B. CD16, CD2, NKR-P1, CD28, Ly6, CD69, u.a.) aber auch negativ regulierende Rezeptoren (z.B.
Ly49, CD94/NKG2, KIRs), die aktiviert werden, wenn die NK-Zellen MHC Klasse I Moleküle auf der infizierten Zelle erkennen (23;24). Das bedeutet, dass NK-Zellen auch schon vor der Hochregulation der Expression von MHC Klasse I virusinfizierte Zellen erkennen können. Dies ist von besonderer Bedeutung in Organen, in denen die Zellen wenig oder kein MHC Klasse I expremieren, z.B. in der Leber die Hepato- zyten und im Nervensystem die Neuronen.
NK-Zellen können die infizierte Zelle direkt lysieren, andererseits können sie aber auch nichtlytisch antivirale Zytokine produzieren und hier ist vor allem das IFN-γ, MIP-1α und das TNF-α zu nennen (22;25).
NKT-Zellen
NKT-Zellen sind eine Untergruppe der T-Zellen, die NK-Zellmarker expremieren (26).
Sie erkennen Glycolipidantigene über CD1d, welches von professionellen antigen- präsentierenden Zellen expremiert wird (27;28). Sie produzieren nach Aktivierung das antivirale IFN-γ und steigern ihre zytotoxische Aktivität (27;29), weiterhin spielen sie in der Infektion der Leber eine große Rolle, da sie unüblicherweise ca. ein Drittel der residenten Lymphozyten stellen und so nicht in das Organ rekrutiert werden müssen (30).
Eine weitere Schlüsselrolle in der frühen Phase der Virusabwehr spielen Makrophagen und dendritische Zellen. Sie produzieren eine Vielzahl an Chemokinen und pro- inflammatorischen Zytokinen wie zum Beispiel IL-12 und IL-18. Diese wiederum induzie- ren andere Zytokine wie IFN-γ, IL-1, IL-6 und TNF-α, die direkt oder indirekt antiviral wirken (31).
Makrophagen
Makrophagen sind phagozytische Zellen (nehmen Mikroorganismen, Immunkomple- xe, Endotoxin, Erythrozyten, etc. auf), die im Blut zirkulieren oder resident in verschiedenen Geweben sind. Sie präsentieren sehr effektiv den T-Zellen Antigene über MHC Moleküle. Aktiviert durch ein Virus oder durch Zytokine von NK-Zellen, NKT-Zellen oder T-Zellen produzieren sie Zytokine die direkt antiviral wirken (z.B.
IFN-α/-β, TNF-α und NO) oder indirekt immunmodulierend (z.B. IL1- IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IL-18, GM-CSF) (32). IL-12 zum Beispiel inhibiert in vivo die Replikation ver- schiedener Viren, so auch HBV (33) und HSV (34). Ähnliches gilt für IL-18 welches im Mausmodel Vaccinia Virus (35) und HSV (36) Infektionen kontrolliert. Man vermu- tet aber, dass die antiviralen Effekte von IL-12 und IL-18 durch die Fähigkeit IFN-γ zu induzieren zustande kommen, da beide Interleukine keine direkte antivirale Fähigkeit besitzen.
Makrophagen produzieren darüber hinaus Stickstoffmonoxid (NO), welches die Replikation vieler Viren hemmt (Vaccinia Virus, VSV, HSV, Poliovirus, Rhinovirus, HBV, etc.) und viel Chemokine (IP-10, MIP1α, MIP1β, MCP-1 bis -5, RANTES, gro-β, gro-α, u.a.), die zum einen Entzündungszellen rekrutieren und zum anderen eigene antivirale Aktivitäten besitzen (31).
Dendritische Zellen
Dendritische Zellen sind hoch spezialisierte Zellen, die Antigene aufnehmen und sie T-Zellen präsentieren. Zudem stimulieren sie die Differenzierung und Proliferation von B-Zellen (37;38). Aufgrund dieser Fähigkeiten stellen sie die Schlüsselfigur in der Entwicklung der erworbenen (adaptiven) Immunantwort während einer Virusinfektion dar. Zugleich sezernieren auch sie eine Vielzahl an antiviralen und immunmodulatori- schen Zytokinen (IFN-α/-β, TNF-α, IL1- IL-6, IL-12, IL-18) nach ihrer Aktivierung (39;40). Schließlich interagieren sie auch mit NK-Zellen. Diese können zu einer Rei- fung der Dendritischen Zellen beitragen (29;41).
All die vorangegangenen Abläufe tragen zur Entwicklung der adaptiven Immunabwehr gegen das eingedrungene Virus bei. Dazu werden in regionalen Lymphknoten des infizierten Gewebes Virusbestandteile von dendritischen Zellen prozessiert und Peptide auf MHC Molekülen präsentiert. Die dadurch aktivierten T-Zellen dringen dann ins infizierte Gewebe ein und starten ihrerseits ihre Effektorfunktionen, wobei auch hier die antiviralen Zytokine IFN-γ und TNF-α eine Hauptrolle spielen (42;43). Zunächst rekrutie- ren und aktivieren sie NK-Zellen, T-Zellen und Makrophagen. Weiter beschleunigen sie die Verarbeitung viraler Antigene, deren Transport in der Zelle und sorgen für die vermehrte MHC Expression auf der infizierten Zelloberfläche und drittens wirken sie direkt antiviral.
Weitere zelluläre Immunantworten des menschlichen Körpers sind Bestandteil der erworbenen Immunantwort. Sie müssen auf vielfältigste Weise reguliert werden, um eine adäquate Antwort auf ein Pathogen initiieren zu können. In diesem Zusammenhang sind aktivierende Signale wichtig, um auf ein Pathogen bzw. Antigen reagieren zu können.
Immer etwas vernachlässigt, aber von vitaler Bedeutung, sind vor allem hemmende Signale, um körpereigene Antigene zu tolerieren bzw. überschießende Immunantworten zu verhindern und den Körper zu schützen und zurück in den Ruhezustand zu versetzen.
Geschieht dies nicht, kann es zu dramatischen Schädigungen des menschlichen Körpers kommen (44). Regulatorische T-Zellen (Treg-Zellen) sind in den letzten 10 Jahren als ein bedeutender negativer Regulator von Immunantworten in verschiedenen Erkrankungen identifiziert worden (45;46). Lösliche Faktoren, die mit einer Hemmung von Immunant- worten assoziiert wurden, beinhalten Zytokine wie IL-10 und TGF-β. Darüber hinaus ist auch das in dieser Arbeit untersuchte Adenosin ein potenter Immunregulator, welcher die entzündliche Gewebezerstörung begrenzt.
Tabelle 1: Aktivierende und hemmende Stimuli des menschlichen Immunsystems Stimulierende Signale Hemmende Signale
Peptid:MHC I bzw. II Komplexe und Interaktion mit T-Zell-Rezeptoren
AICD (activation induced cell death)
Kostimulierende Rezeptoren APC (Anergie durch unzureichende Kostimulation)
Lösliche Zytokine wie IL-2, IL-12, IFN-α, u.
a.
Hemmende Treg-Zellen (CD4/CD25)
Lösliche Zytokine wie IL-10 und TGF-β Adenosin
2.2 Adenosin
Adenosin ist ein ubiquitär im menschlichen Körper vorkommendes Molekül. Es besteht aus einer heterozyklischen Purinbase, dem Adenin, das über eine N-glykosidische Bindung mit dem C-Atom 1` einer Pentose (Ribose) verbunden ist. Es ist ein bekannter Baustein für viele im Körper vorkommende wichtige Moleküle wie ATP, NAD+ oder Nukleinsäuren.
Adenosin wird hauptsächlich über zwei Wege produziert. Zum einen über ein intra- und extrazelluläres Enzym 5´-Nucleotidase (CD73), sowie über ein zytoplasmatisches Enzym die S-adenosylhomocystein Hydrolase (47;48). Intrazelluläres Adenosin kann über spezielle Nukleosidtransporter in den Extrazellularraum ausgeschieden werden (49). Der Hauptteil des extrazellulären Adenosins kommt durch die Exkretion von ATP, ADP und AMP zustande, welches dann unter anderem über die Nukleosid-Triphosphat- Diphosphohydrolase (CD39) und die 5´-Nucleotidase (CD73) dephosphoryliert wird (47;48).
Adenosin ist im Körper zu jeder Zeit und überall in niedrigen Dosen extrazellulär vorhan- den. Die extrazelluläre Konzentration von Adenosin liegt beim Gesunden bei < 1 M.
Lokal kann die Konzentration vor allem bei ischämischen, chronisch entzündlichen und tumorösen Geschehen stark erhöht sein (50;51). So wurden bei Patienten mit einer Sepsis Werte zwischen 4 und 10 M gemessen und in der Synovialflüssigkeit von Patienten mit rheumatischer Arthritis sogar Konzentrationen bis zu 100 M (52-54).
Insbesondere Neutrophile Granulozyten und Endothelzellen sind für die Erhöhung der extrazellulären Adenosinkonzentration verantwortlich. Granulozyten sezernieren AMP während der Transmigration durchs Endothel und die Endothelzellen dephosphorylieren Adeninnukleotide zu Adenosin (55-57).
Die Elimination von aktivem Adenosin erfolgt über die Adenosindeaminase und die Adenosin Kinase mit Reaktionsprodukt Inosin oder 5´-AMP (44). Die Halbwertszeit von Adenosin intra- und extrazellulär liegt nur im Bereich von Millisekunden, da es schnell von den abbauenden Enzymen weiterverarbeitet wird. Dies ist der Grund weshalb in allen Versuchsaufbauten Coformycin benutzt wird. Coformycin hemmt irreversibel die Adenosin Deaminase und sorgt so für eine konstante Adenosin Konzentration in den Versuchsaufbauten (50).
A2AR
A3R A2BR
A1R
Adenosin Adenosin
Adenosin- deaminase
Inosin
Nukleosid- transporter Adenosin-
kinase ATP
5´-Nukleotidase ATP
NTPDase ADP
AMP
Ecto 5´NTase
Adenosin produzierende Zelle
Zelle Inosin
CD26
Adenosin- deaminase
Abb. 2: Schema des Adenosinstoffwechsels intra- und extrazellulär. Adenosintri-,
-di- und -monophosphat (ATP, ADP, AMP), Ecto 5´-Nukleotidase (Ecto 5´NTase/CD73), Nukleo- sid-Triphosphat-Diphosphohydrolase (NTPDase/CD39), CD26 ist ein Oberflächenmarker, der hochaffin extrazelluläre Adenosindeaminase bindet.
Adenosin spielt eine wichtige Rolle in vielen biochemischen Prozessen, wie beim Energietransfer, in Form von Adenosintriphosphat (ATP) und Adenosindiphosphat (ADP), aber auch in der Signalweiterleitung in Zellen als zyklisches Adenosinmo- nophosphat (cAMP).
Adenosin besitzt darüber hinaus vielfältigste Aufgaben im menschlichen Organismus.
Seine Wirkung auf das Herz und die Blutgefäße wurde bereits vor 80 Jahren erstmals von Drury und Szent-Györgyi entdeckt. Sie zeigten, dass Adenosin potent negativ inotrop und stark vasodilatatorisch an Koronararterien wirkt (58). Später wurde gezeigt, dass extrazelluläres Adenosin während ischämischen und hypoxischen Ereignissen am Herzen erhöht war, daher wurde die Hypothese aufgestellt, dass Adenosin kardioprotek- tiv wirkt, da es den metabolischen Bedarf des Herzens vermindert und den Blutfluss steigert (59).
Adenosin agiert über Adenosinrezeptoren, von denen vier Subtypen, A1, A2A, A2B und A3, bekannt sind. Alle vier Subtypen sind G-Protein-gekoppelte Rezeptoren und kommen auf fast sämtlichen Zellen im menschlichen Körper vor (60-62). Daher hat man auch Effek- torfunktionen an vielen Organen gefunden. Die folgende Tabelle zeigt einen Überblick über das Vorkommen und die Funktion der einzelnen Adenosinrezeptorsubklassen.
Tabelle 2: Verteilung der Adenosinrezeptoren und ihre Effekte bei Aktivierung (63).
Subtyp A1 A2A A2B A3
Organe mit hoher
Expression Gehirn, Rückenmark, Auge, Herz- vorhof, Nebenniere
Milz, Thymus, Leukozyten, Blutplättchen, Riechorgan, Gehirn
Zäkum, Colon,
Harnblase Hoden, Mastzellen
Effekt bei Aktivie-
rung ↓ cAMP
↑ IP3/DAG (PLC)
↑ Arachidone (PLA2)
↑ Choline (PLD)
↑ cAMP
↑ IP3
↑ cAMP
↑ IP3/DAG (PLC)
↓ cAMP
↑ IP3/DAG (PLC)
Rezeptoragonisten
(61) CCPA CGS-21680 IB-Meca
Wirkung von Adenosin im Herzen
Adenosin (Adenoscan®, Adrekar®) wird zur Therapie behandlungsbedürftiger paroxys- maler supranventrikulärer Tachykardien oder Reentry Tachykardien, die den AV-Knoten als Reentry benutzen, eingesetzt. Es greift an kardiale A1-Rezeptoren an und die dadurch ausgelöste Hemmung der Adenylatcyclase bewirkt eine Öffnung von Kaliumka- nälen im Sinusknoten. Gleichzeitig werden im AV-Knoten Calciumkanäle durch Adenosin blockiert. Dies löst einen negativ dromotropen Effekt aus. Daraus folgt eine Zunahme des Membranruhepotentials, die AV-Überleitung wird unterdrückt und die Herzfrequenz sinkt (negative Chronotropie) (63). Aufgrund der raschen Desaminierung zu Inosin und der Aufnahme in Erythrozyten beträgt die Plasmahalbwertszeit nur wenige Sekunden.
Daher muss Adenosin als Bolus intravenös verabreicht werden. 3 mg ist die Initialdosis und kann bis zu 12 mg gesteigert werden. Kontraindiziert ist Adenosin bei Vorhofflattern, Vorhofflimmern, AV-Block II. und III. Grades, ventrikulärer Tachykardie, sowie obstrukti- ven Lungenerkrankungen (64).
Effekte Adenosin im Nervensystem
Auch im zentralen und peripheren Nervensystem spielt Adenosin eine wichtige Rolle. Es hemmt die Freisetzung vieler Neurotransmitter über A1-Rezeptoren, eine neuroprotektive Wirkung wird über die Freisetzung von ATP aus purinergen Neuronen erzielt. Zudem besteht eine nachgewiesene Wirkung in der Entwicklung und Regeneration des Nerven- systems (65;66).
Bedeutung von Adenosin am Skelettmuskel
Im Skelettmuskel wirkt Adenosin unter anderem als vasoaktiver Metabolit, was zur Durchblutungssteigerung während der Muskelarbeit führt. Es wird ausgeschieden von arbeitenden Myozyten, von Gefäßendothel und von Nervenendigungen (67). Zudem wird vermutet, dass die Apoptoseinduktion durch Adenosin für Formen der Muskeldystrophien verantwortlich ist (68).
2.3 Regulation der zellulären Immunantworten durch Adenosin
Die vielfältigen immunmodulatorischen Wirkungen von Adenosin standen im Mittelpunkt dieser Arbeit. Bisher sind vor allem immunsuppressive Effekte des Adenosins beschrie- ben worden. Der Einfluss von Adenosin auf Zellen des Immunsystems wurde speziell in den letzten Jahrzehnten für alle 4 Rezeptorsubtypen untersucht, wobei insbesondere Daten für den A1- und A2-Rezeptor existieren, da diese zuerst entdeckt wurden (69-71).
Bei einem angeborenen Defekt der Adenosindeaminase (ADA), einem Enzym, das Adenosin effektiv verstoffwechselt und es somit inaktiviert, kommt es zu einem Über- schuss an Adenosin im Organismus. Dies resultiert in einem schweren angeborenen Immundefekt (severe immunodeficient disease, SCID) (72;73). Dieser Gendefekt war Ziel der ersten beschriebenen Gentherapie überhaupt. Zwei verschiedene retrovirale Vektoren transferierten ex vivo das humane ADA Gen in Knochenmarkzellen und periphere mononukleäre Blutzellen. Nach zweijähriger Therapie war der schwere Immundefekt geheilt und die Zellen zeigten sowohl eine ADA Expression als auch ein längeres Überleben (74).
Mastzellen
Adenosin wirkt in Mastzellen stark pro-inflammatorisch und stimulierend über die Aktivierung des A2B-und A3-Rezeptors. Dies bewirkt eine Ausschüttung von allerge- nen Mediatoren, führt zur Degranulation der Zellen und zur Ausschüttung von Histamin, Serotonin und Chemokinen (75-78). Klinisch ist dies vor allem bei Patien- ten mit Asthma und einer COPD relevant. Sie besitzen eine deutlich erhöhte Konzentration von Adenosin in der Lunge und die Expression von Adenosinrezepto- ren ist ebenfalls verglichen zum Gesunden erhöht (79;80).
Eosinophile Granulozyten
Hier wirkt Adenosin anti-inflammatorisch über den A3-Rezeptor, indem die Produktion von Superoxid Anionen und die Degranulation gehemmt werden (81-83).
Neutrophile Granulozyten
Sie sind die ersten Zellen, die in Regionen mit einer Verletzung oder Entzündung rekrutiert werden. Schon kurz nach der Entdeckung und Beschreibung von Adenosin- rezeptoren wurde untersucht, ob die Gegenwart von Adenosin das Verhalten dieser
Zellgruppe ändert bzw. moduliert. Adenosin vermindert hier bei aktivierten Neutrophi- len die Adhäsion an und das Killing von Endothelzellen und anderen Zellen (84;85).
Ebenso wird die Zytokinproduktion (z.B. TNF-α und MIP-1α) neutrophiler Granulozy- ten gehemmt (86). Aktivierung des A3-Rezeptors wirkt auch hier anti-inflammatorisch, da die Produktion von Superoxid Anionen gehemmt wird und die Degranulation der Zellen unterbunden wird (87-89).
Adenosin verursacht aber auch direkte Migration von Neutrophilen ins Gewebe mit erhöhter Adenosinkonzentration und wirkt somit chemotaktisch über den A3-Rezeptor (90).
Dendritische Zellen und Makrophagen
Beides sind spezialisierte Phagozyten und gehören zu den Antigen präsentierenden Zellen. Die Bindung von Adenosin an Monozyten und Makrophagen bewirkt eine starke Suppression der IL-12 Produktion nach der Stimulation mit Lipopolysacchari- den (LPS) (91-93). Außerdem wurde nach der Rezeptorbindung von Adenosin eine verminderte Freisetzung von anderen pro-inflammatorischen Mediatoren beobachtet, wie zum Beispiel TNF-α, MIP-1α und Stickoxide (91;94;95). Andererseits zeigt sich eine vermehrte Produktion von anti-inflammatorischem IL-10 (96). Studien mit Knock- out Mäusen zeigen, dass vor allem die Adenosin A2A und A3 Rezeptoren für die Sup- pression der pro-inflammatorischen Mediatoren verantwortlich sind (97-99). Unter bestimmten Bedingungen (unreife dendritische Zellen ohne TLR Stimulation) kann Adenosin auch aktivierend wirken (100). So kommt es über die Aktivierung des A3- Rezeptors zur vermehrten Chemotaxis durch die Initiierung der Aktin Polymerisation und zur vermehrten Migration (101). Alle vorangegangen Mechanismen sind wieder- um wichtig, eine überschießende Immunreaktion zu unterbinden. Die vermehrte Migration und Chemotaxis ist unabdingbar für eine frühe und schnelle Initiierung ei- ner Immunantwort, um den eindringenden Mikroorganismus oder den Gewebeschaden zu bekämpfen. In voll ausgereiften dendritischen Zellen wirkt Ade- nosin vor allem hemmend. Hier verhindert es eine unkontrollierte Entzündung bzw.
Immunreaktion (98). Parallel zur Suppression der IL-12 Freisetzung vermindert es die Fähigkeit der dendritischen Zellen, T-Zellen zu Th-1 Zellen zu differenzieren. Eine weitere Möglichkeit eine unkontrollierte Entzündung zu vermeiden, da TH-1 Zellen eine starke Makrophagen-assoziierte Entzündungsrektion begünstigen (98).
T-Zellen
Adenosin hemmt zum einen die Proliferation von anti-CD3 Antikörper aktivierten T- Zellen in einer dosisabhängigen Beziehung. Die Proliferation ist fast vollständig un- terbunden bei einer Adenosinkonzentration von 10 M (102), welche den Konzentrationsspiegel in chronischen Entzündungen und Tumorumgebungen wider- spiegelt (50;103). Dies führt im Tiermodell zudem zu einer verminderten Anbindung von aktivierten Killer T-Zellen an die Tumorellen und so zu einer verminderten Elimi- nation (104).
Adenosin vermindert darüber hinaus auch die Zytotoxizität von aktivierten CD8+ T- Zellen gegen Tumorzellen (51;105). Dieses wurde in 51Cr-release Versuchen gezeigt (50). Zudem wurde auch der Einfluss von Adenosin auf die Produktion der Zytokine IL-2, IL-4, TNF-α (106) und IFN-γ (107) und der mRNA der zytolytischen Effektormo- leküle Granzyme B, Perforin, Fas Ligand und TRAIL untersucht. Auch hier zeigt Adenosin seine hemmenden Eigenschaften und unterdrückt die Produktion der Zyto- kine und der zytolytischen Effektormoleküle signifikant (50;108;109).
CD8+ T-Lymphozyten expremieren mRNA von drei der vier bekannten Adenosinre- zeptoren (A2A, A2B und A3) (110;111). A1-Rezeptoren konnten nicht, bzw. nur in geringster Konzentration nachgewiesen werden. Dabei gab es einen Unterschied im Expressionsmuster von ruhenden und mit Adenosin kultivierten T-Lymphozyten.
Nach Kultivierung der Lymphozyten mit Adenosin zeigte sich ein Anstieg der Expres- sion von A2- und A3-Rezeptoren (112).
Sowohl ruhende CD4+ wie auch CD8+ T-Zellen exprimieren A3-Rezeptoren. Weitere Studien zeigen darüber hinaus, dass die Expression des A3-Rezeptors nach der Akti- vierung von T-Zellen stark hochreguliert wird. Bereits nach einer halben Stunde unspezifischer Stimulation mit PHA (Phytohemagglutinin) kam es zu einem signifi- kanten Anstieg der A3-Rezeptordichte auf den T-Zellen. Diese Studie unterstützt weiter die Vermutung, dass für die immunmodulatorischen Effekte des Adenosins vor allem die Aktivierung des A3-Rezeptors verantwortlich ist (112).
NK-Zellen
NK-Zellen exprimieren im Mausmodell Adenosinrezeptoren aller 4 Subtypen (A1, A2A, A2B und A3) (113;114). Adenosin wirkt auch auf viele Effektorfunktionen von NK- Zellen inhibitorisch. So hemmt Adenosin die granuläre Exozytose vieler Effektor-
substanzen (115), die Proliferation von NK-Zellen (116) und die Produktion von Zyto- kinen sowie ihre Zytotoxizität (113;117). Die Hemmung der Zytokinproduktion von NK-Zellen durch Adenosin betrifft vor allem IFN-γ, GM-CSF, MIP-1α und TNF-α (117). Die meisten Daten über NK-Zellen existieren aus Mausmodellen. Bisher wur- den nur wenige Daten über humane NK-Zellen erhoben.
Zusammenfassend ist ein Einfluss von Adenosin auf verschiedenste Effektormechanis- men von Immunzellen gezeigt worden. Die unterschiedlichen Effekte werden dabei u. a.
über eine differentielle Expression von Adenosinrezeptoren mediiert. Allerdings ist der Effekt von Adenosin auf IFN-α-stimulierte periphere mononukleäre Zellen bisher nicht untersucht worden.
2.4 Virale Infekte am Beispiel der Hepatitis C
Die Hepatitis C wird durch eine Infektion mit dem Hepatitis C Virus (HCV) verursacht.
Weltweit sind mehr als 130 Millionen Menschen chronisch mit dem HCV infiziert (118). In 50-90% der Fälle verläuft die Infektion chronisch und kann dann zur Entstehung von Leberzirrhosen und hepatozellulären Karzinomen führen (119). Eine Impfung gegen Hepatitis C gibt es bisher noch nicht (118).
2.4.1 Immunantwort bei Hepatitis C
Wie bei fast jeder viralen Infektion spielen humorale und zelluläre Immunantworten auch bei der Hepatitis C eine entscheidende Rolle für den Verlauf der akuten und chronischen Infektion. Nach Eintritt von viralen Antigenen in das Blut eines Menschen, werden diese von antigenpräsentierenden Zellen (Makrophagen und dendritische Zellen) aufgenom- men, verarbeitet und über MHC-Moleküle für andere Immunzellen präsentiert (120).
Aktivierte CD4+ T-Zellen setzen ihrerseits entweder IFN-γ, TNF-α oder IL-2 als TH-1- Zellen frei und helfen CD8+ T-Zellen. Diese können HCV-infizierte Hepatozyten lysieren und so deren Zelltod bewirken. Oder sie sezernieren IL-4, IL-5, IL-10 und IL-13 als TH-2- Zellen und unterstützen Differenzierung und Wachstum von antigenspezifischen B-Zellen und deren Sekretion von virusspezifischen Antikörpern, Teil der humoralen Immunant- wort (121).
Eine starke und multispezifische T-Zellantwort ist mit einer spontanen Ausheilung einer HCV-Infektion assoziiert (122). Allerdings tritt in den meisten Fällen eine Erschöpfung und funktionelle Anergie von HCV-spezifischen CD8+ T-Zellen ein, die mit einer chronifi- zierung einhergehen. Die zugrunde liegenden Mechanismen sind vielfältig und beinhalten eine Hochregulation von koinhibitorischen Molekülen wie z.B. PD1 oder einer vermehrten Anzahl von regulatorischen T-Zellen (Treg) (123). Darüber hinaus sind zahlreiche lösliche Faktoren wie Zytokine an der Regulation der Effektorfunktionen von HCV-spezifischen CD8+ T-Zellen beteiligt. Initiales Ziel dieser Arbeit war in diesem Zusammenhang auch die mögliche Rolle von Adenosin zu untersuchen.
In den letzten Jahren hat sich zudem die besondere Bedeutung von NK-Zellen für den Verlauf der Hepatitis C gezeigt (124). Unsere Arbeitsgemeinschaft konnte kürzlich zeigen, dass IFN-α Effektorfunktionen von NK-Zellen steigert und dass IFN-
α-stimulierte NK-Zellen HCV-infizierte Hepatomazellen in einem TRAIL-abhängigen Mechanismus töten können (125). In diesem Zusammenhang ist wiederum der mögliche Effekt von Adenosin auf IFN-α-stimulierte NK-Zellen bisher nicht untersucht worden.
2.4.2 Therapie der viralen Hepatitis C
Das Ziel der Behandlung einer akuten Hepatitis C ist, die Chronifizierung zu verhindern.
Man kann hier entweder eine frühzeitige Therapie anstreben, oder eine spontane Ausheilung abwarten und verzögert bei Bedarf mit der Behandlung beginnen (126). Mit einer frühen Therapie durch Interferon-α-2b über sechs Monate innerhalb der ersten vier Monate nach Infektion, das zeigt eine bundesweite Studie, konnten fast alle Infektionen geheilt werden und eine Chronifizierung verhindert werden (127). Diese guten Ergebnis- se wurden in Folgestudien mit pegyliertem Interferon bestätigt (128).
Primäres Ziel der Behandlung einer chronischen Hepatitis C ist es, die Folgeschäden zu vermeiden (Zirrhose, Hepatozelluläres Karzinom), indem man versucht das Hepatitis C Virus zu eliminieren (129). Die Therapie besteht aktuell noch aus einer Kombinationsthe- rapie mit pegyliertem Interferon-α und Ribavirin. Als dauerhaften Therapieerfolg ist ein normaler ALT-Wert sowie eine negative HCV-RNA im Serum nach mehr als sechs Monaten definiert. Die Indikation zur Therapie wird gestellt anhand mehrerer Parameter:
Nachweis von HCV-RNA im Blut nach mehr als sechs Monaten, erhöhte ALT, sowie histologisch bei Entzündungszeichen, Nekrosen und septaler Fibrosen (119).
Die Therapie wird je nach HCV Genotyp und frühem Ansprechen der Behandlung für 16- 72 Wochen durchgeführt. Im Laufe des Jahres 2011 werden neue HCV- Proteaseinhibitoren zugelassen werden, die allerdings auch weiterhin eine Gabe von Interferonen und Ribavirin erfordern (130;131). Daher ist es auch weiterhin von Interes- se, den genauen Wirkmechanismus von Interferon-α gegen Hepatitis C besser zu verstehen, um einen gezielteren Einsatz dieser teuren und nebenwirkungsreichen Therapie zu ermöglichen.
3 Fragestellung
Eine HCV-Infektion ist mit schwachen zellulären Immunantworten assoziiert, die mit einer IFN-α-Therapie nur teilweise verstärkt werden können. Die Bedeutung von Adeno- sin für die Regulation von Effektorfunktionen von aktivierten peripheren mononukleären Blutzellen im Allgemeinen und von IFN-α-stimulierten Zellen im Speziellen ist bisher nur unzureichend verstanden. Ziele dieser Arbeit waren daher die folgenden Fragen zu beantworten.
1. Welchen Einfluss hat Adenosin auf die Effektorfunktionen (IFN-γ-Produktion, Zy- totoxizität, Zellteilung) sowie die Apoptose von aktivierten peripheren
mononukleären Blutzellen?
2. Welche Adenosinrezeptoren sind für die immunmodulatorische Wirkung verant- wortlich?
3. Lässt sich eine Aktivierung von peripheren mononukleären Blutzellen durch IFN-α ebenfalls durch Adenosin hemmen?
4. Welche Zellen sind verantwortlich für die unerwartete Erhöhung der IFN-γ- Produktion, wenn Adenosin und IFN-α kombiniert werden?
4 Publikation
„Adenosine and IFN-α synergistically increase IFN-γ production of human NK cells”
Florian Jeffe, Kerstin A. Stegmann, Felix Broelsch, Michael P. Manns, Markus Cornberg, and Heiner Wedemeyer
J Leukoc Biol. 2009 Mar;85(3):452-61
5 Zusammenfassung und Ausblick
In dieser Arbeit haben wir die immunmodulatorischen Wirkungen von Adenosin auf stimulierte humane periphere mononukleäre Blutzellen untersucht. Weiterhin haben wir insbesondere die Effekte von Adenosin im Kontext einer IFN-α-Stimulation untersucht und versucht, die Bedeutung einzelner Adenosinrezeptoren aufzuschlüsseln.
Wir konnten zunächst die Beobachtungen anderer Arbeiten bestätigen, dass verschie- dene Effektorfunktionen stimulierter peripherer mononukleärer Zellen durch Adenosin gehemmt werden. Dieser Effekt wurde primär durch den Adenosin A3-Rezeptor vermit- telt. Zudem führte eine Stimulation mit Adenosin zu einer gesteigerten Apoptose von aktivierten peripheren mononukleären Zellen.
IFN-α hat verschiedenste immunstimulierende Effekte und wird auch zur Therapie viraler Hepatitiden eingesetzt. Wir waren daher daran interessiert, den Einfluss von Adenosin auf IFN-α-stimulierte periphere mononukleäre Zellen zu untersuchen. Überraschender- weise zeigte sich eine Steigerung der IFN-γ-Produktion von peripheren mononukleären Zellen bei Koinkubation von Adenosin mit IFN-α.
In weiteren Experimenten konnten wir nachweisen, dass es sich hierbei weitestgehend um eine gesteigerte IFN-γ-Produktion von NK-Zellen handelte. Auch hier war wieder der Adenosin A3-Rezeptor für dieses Phänomen verantwortlich. Diesen synergistischen Effekt haben wir jedoch nur bei der IFN-γ-Produktion und nicht für die Produktion anderer Zytokine beobachtet. Außerdem wurde die Proliferation von peripheren mono- nukleären Zellen durch eine Kombination beider Substanzen gehemmt.
Als nächstes haben wir untersucht, ob dieser Effekt auch bei Patienten mit chronisch viraler Hepatitis oder anderen Lebererkrankungen nachweisbar ist. In der Tat konnte der synergistische Effekt von Adenosin und IFN-α auch bei diesen Patienten nachgewiesen werden. Weiterhin zeigte sich keine Veränderung der Beobachtung bei peripheren mononukleären Zellen von Patienten, die zum Zeitpunkt der Blutentnahme mit IFN-α behandelt wurden.
5.1 Hemmende Wirkung von Adenosin auf humane PBMC
Wir zeigen in dieser Arbeit eine hemmende Wirkung von Adenosin auf verschiedene Effektorfunktionen von aktivierten peripheren mononukleären Blutzellen über den Adenosin A3-Rezeptor. Dieses könnte ein möglicher Mechanismus sein, um überschie- ßende Immunantworten im Körper zu verhindern und so eine eventuelle Schädigung des Organismus durch das eigene Immunsystem zu vermeiden. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass relevante immunmodulatorische Adenosinkonzentrationen von 5-50 µg, wie sie auch in unseren Experimenten verwendet wurden, nur in hypoxi- schem Gewebe oder chronisch entzündetem Gewebe gefunden werden, zudem in Tumorgewebe und -umgebung (44).
Die physiologische Relevanz von Adenosin im Zusammenhang mit inflammatorischen Prozessen ist in zahlreichen Tiermodellen eindeutig belegt (62;132-134). Die Frage, ob eine gezielte Modulation von Adenosinrezeptoren mit spezifischen Agonisten oder Antagonisten therapeutisch nutzbar ist, muss in weiteren Studien untersucht werden.
Mögliche klinische Szenarien stellen hierbei nicht nur chronische Entzündungen, sondern insbesondere auch akut oder hyperakut verlaufende Erkrankungen wie z.B. das fulminante Leberversagen dar. Das fulminante Leberversagen stellt auch in unserer Klinik nach wie vor ein großes Problem dar (135).
Es sind allerdings auch potentiell negative Effekte einer Adenosinrezeptorstimulation zu berücksichtigen, die unter anderem in einer vermehrten Apoptoseinduktion liegen könnten (136). Essentiell sind daher weitere detaillierte Untersuchungen, die die Expres- sion von Adenosinrezeptoren in verschiedenen Organen im Verlauf von entzündlichen und anderen Erkrankungen erforschen.
In unserer Arbeit haben wir lediglich periphere mononukleäre Zellen nicht aber isolierte einzelne lymphoide Zellpopulationen untersucht. Wir können daher nicht ausschließen, dass einige der beobachteten Effekte nicht notwendigerweise direkt sondern möglicher- weise auch indirekt über andere Zellen vermittelt wurden. Weiterhin wäre es natürlich wünschenswert, die physiologische Relevanz einer Adenosinrezeptormodulation im Detail in entsprechenden Tiermodellen mit definierten Adenosinrezeptor-Knock-out- Mäusen zu testen. In diesem Zusammenhang ist zum Beispiel festzustellen, dass andere Arbeiten einen hemmenden Effekt von Adenosin auf Immunzellen vor allem durch
Stimulation des A2A-Rezeptors beobachtet haben (51;110;137). Wohingegen in unserer Arbeit mit humanen peripheren mononukleären Zellen die hemmenden Effekte primär über den A3-Rezeptor vermittelt wurden.
5.2 Synergistische Wirkung von Adenosin und IFN-α auf die IFN-γ- Produktion von NK-Zellen
Das zweite wesentliche Ergebnis dieser Studie, dass Adenosin und IFN-α einen syner- gistischen Effekt auf die IFN-γ-Produktion von NK-Zellen haben, war eine unerwartete und zuvor in der Literatur nicht beschriebene Beobachtung. Von Bedeutung ist, dass die synergistische Wirkung sich weitgehend auf die Produktion von Effektorzytokinen wie IFN-γ beschränkte. Im Gegensatz dazu wurde die Proliferation von Immunzellen nicht gesteigert, sondern gehemmt.
Im Kontext von akuten Virusinfektionen könnte dies bedeuten, dass NK-Zellen zwar vermehrt antivirale Zytokine sezernieren, es aber nicht zu einer überschießenden Zellteilung kommt und damit unkontrollierte Immunpathologien vermieden werden. Eine schematische Zusammenfassung unserer Befunde und die mögliche Bedeutung in Verbindung infektiologischer Prozesse sind in folgender Abbildung veranschaulicht.
Abb. 3: Wirkung von Adenosin und IFN-α auf die Produktion von IFN-γ auf aktivierte NK- Zellen. Nach der Aktivierung von NK-Zellen im Rahmen einer Virusinfektion kommt es im ersten Szenario zur klonalen Expansion der Zellen. Durch die Stimulation mit IFN-α produzieren die NK- Zellen eine bestimmte Menge IFN-γ. Im späteren Verlauf der Infektion gehen ein Teil der NK- Zellen durch Apoptose zugrunde. Durch die additive Stimulation mit Adenosin zusätzlich zum IFN-α wie im zweiten Szenario gezeigt, kommt es initial während der Infektion zu einer deutlich gesteigerten Produktion des antiviralen IFN-γ, was dazu beiträgt, die Virusinfektion zu eliminie- ren. Im weiteren Verlauf verhindert eine gesteigerte Apoptose induziert durch Adenosin eine überschießende Immunreaktion.
Die zugrunde liegenden Mechanismen, die zur synergistischen IFN-γ-Produktion durch Adenosin und IFN-α führen, werden aktuell in unserer Arbeitsgruppe untersucht.
Vorläufige Befunde lassen darauf schließen, dass Adenosin einen hemmenden Faktor in der Interaktion von CD14+ Zellen und NK-Zellen inhibiert, womit es zu einer gesteigerten IFN-γ-Produktion von NK-Zellen kommt. Kürzlich wurden CD14+/HLA-DR negative myeloide Suppressorzellen identifiziert, die über einen NKp30-vermittelten Mechanismus NK-Zellen hemmen (138). Ob myeloide Suppressorzellen auch bei dem von uns beobachteten Effekt beteiligt sind, wird aktuell untersucht.
Grundsätzlich passen unsere Befunde jedoch zu dem aktuell zunehmend diskutierten Konzept, dass die Funktionen von NK-Zellen durch eine Vielzahl anderer Immunzellen moduliert werden (20;23;29). Die differentielle Bedeutung von IFN-α sollte aufgrund der hier beschriebenen Ergebnisse dabei in Zukunft eine besondere Berücksichtigung finden.
NK IFN-γ NK
NK
NK
NK NK
+ IFN-α
NK
NK IFN-γ
NK
+ IFN-α + Adenosin
NK
NK
NK
NK NK
IFN-γ NK IFN-γ
NK IFN-γ NK IFN-γ
NK
NK NK
NK NK
NK NK
NK NK
5.3 Bedeutung für die Regulation von Immunantworten bei viralen Hepatitiden
Der Verlauf einer chronischen Infektion mit HBV oder HCV wird durch effektive angebo- rene und erworbene Immunantworten determiniert. Zahlreiche Studien in den letzten Jahren inklusive Arbeiten aus unserer Arbeitsgruppe haben gezeigt, dass sowohl NK- Zellantworten, als auch T-Zell-Effektorfunktionen im Verlauf von persistierenden HBV- und HCV-Infektionen deutlich eingeschränkt sind (123;139;140)
Die initiale Hypothese des Projektes war, dass Adenosin ein Mediator von hemmenden Effekten auf antivirale Immunantworten bei Virushepatitisinfektionen sein könnte. In der Tat ließen sich Effektorfunktionen von humanen peripheren mononukleären Zellen sowohl von gesunden Personen als auch bei Patienten mit chronischen Lebererkran- kungen durch Adenosin hemmen. Interessanterweise hatte eine Therapie der Patienten mit IFN-α keinen Einfluss auf die in vitro Effekte von Adenosin und IFN-α. Dies ist von Bedeutung, da somit die persistierende IFN-α-Exposition in vivo zu keinen Gegenregula- tionsmechanismen zu führen scheint, die mit einer „Adenosinresistenz“ einhergehen. Auf der anderen Seite ist eine IFN-α-Therapie mit diversen Veränderungen von NK-Zellen (125) und virusspezifischen T-Zellfunktionen assoziiert (122). Da nach wie vor weniger als 50% aller Patienten mit chronischer Hepatitis C erfolgreich auf eine Therapie mit pegyliertem IFN-α und Ribavirin ansprechen (129), wäre ein genaues Verständnis zugrunde liegender Mechanismen für ein Versagen der Therapie von großer Bedeutung.
Unsere Daten legen die Vermutung nahe, dass eine gezielte Stimulation des A3- Rezeptors während einer IFN-α-Therapie die antiviralen Funktionen von NK-Zellen steigern könnten. Allerdings sind die Effekte von Adenosin auf HCV-infizierte Hepatozy- ten bisher nicht untersucht worden. Darüber hinaus ist der Einfluss von myeloiden Suppressorzellen (MDSC) wie oben bereits beschrieben möglicherweise von Relevanz.
Myeloide Suppressorzellen sind bei Patienten mit hepatozellulärem Karzinom im Blut in höherer Frequenz zu finden (141). Inwieweit diese Zellen bei Patienten mit Virushepatitis verändert sind ist bisher nicht ausreichend untersucht. Schließlich sollte in zukünftigen Arbeiten auch der Effekt auf HCV-spezifische T-Zellen und dendritische Zellen unter- sucht werden. In dendritischen Zellen vermindert Adenosin die Zytokinproduktion von IL- 12 und TNF-α und erhöht die Produktion und Ausschüttung von IL-10. Dendritische Zellen, die in der Gegenwart von Adenosin reifen induzieren zudem eher eine TH-2
Immunantwort anstelle einer TH-1 Immunantwort (98), was wiederum zu einer Chronifi- zierung von Viruserkrankungen beitragen kann.
Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass Adenosin eine Bedeutung in der Regulation der Effektorfunktionen von aktivierten Immunzellen hat, was auch von Relevanz für die Regulation der Immunantworten bei viralen Hepatitiden sein könnte.
Der hier erstmals beschriebene synergistische Effekt von IFN-α und Adenosin auf die IFN-γ-Produktion von NK-Zellen bedarf weiterer Untersuchungen, um die mögliche klinische Bedeutung aufzuklären.
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