Typ 1 Diabetes (IDDM) zählt zu den Autoimmunerkrankungen. Neben genetischer Prädisposition beeinflussen Umweltfaktoren die Manifestation des IDDM. Eine 30-50%ige Konkordanz von IDDM bei eineiingen Zwillingen unterstreicht die Bedeutung der Umweltfaktoren an der Pathogenese des IDDM. Zu den Umweltfaktoren, die an der Pathogenese des IDDM beteiligt sind, zählen u.a. Kuhmilchproteine, Viren und bestimmte Toxine. Bisherige Publikationen zu diesem Thema konnten einen direkten Zusammenhang zwischen Umweltfaktoren und IDDM Entstehung nicht nachweisen. Diese These stützt sich im wesentlichen auf epidemiologische Daten. Es konnte ferner gezeigt werden, daß bestimmte Stoffe und/oder Viren eine Homologie zuβ-Zell-Antigenenaufweisen, und einige dieser Stoffe T-Zellen diabetischer Patienten oder diabetischer Mäuse zur Proliferation anregen.
In einer früheren Arbeit mit Mikrozirkulationsversuchen konnte gezeigt werden, daß die Adhärenz transferierter Lymphozyten in den Langerhans´schen Inseln nur dann erhöht ist, wenn die Spendertiere diabetisch waren, und das Empfängertier mit einer subdiabetogenen Dosis von Streptozotozin (STZ) vorbehandelt war. Es sollte mit dieser Arbeit untersucht werden, ob die subdiabetogene Dosis von STZ zu einer Immunantwort der Insel führt. Eine Immunantwort drückt sich u.a. in veränderter Expression von Adhäsionsmolekülen auf dem Endothel aus. Hierzu wurde die Expression von vascular-cell-adhesion-molecule-1 (VCAM-1) und intercellular-cell-adhesion-molecule-1 (ICAM-1) in Pankreata mit 5mg/kg STZ und unbehandelten Mäusen gemessen. Die Funktionalität der veränderten Expression von VCAM-1 und ICAM-1 ist mittels der in-vivo Mikroskopie des Pankreas überprüft worden. Ferner wurde das lymphozytäre Verhalten in der Magenschleimhaut mit der des exokrinen Pankreas verglichen, um beurteilen zu können, ob das exokrine Pankreas ein geeignetes Vergleichsgewebe des endokrinen Pankreas darstellt. Mittels Durchflußzytometrie (FACS-Analyse; fluorescent activated cell sorter) wurde die Expression von Integrinen (very-late-antigen-4; VLA-4 und leucocyte-functional-antigen-1; LFA-1) auf Lymphozyten diabetischer und gesunder Mäuse eruiertet.
Inhaltsverzeichnis
1. ZUSAMMENFASSUNG
2. EINFÜHRUNG
2.1. Typ 1 Diabetes
2.2. Adhäsionsmoleküle und Typ 1 Diabetes
2.3. Umweltfaktoren und Typ 1 Diabetes
2.4. Ziele der Arbeit
3. MATERIAL UND METHODEN
3.1. Erstellung des Blutzuckertagesprofils
3.2. Durchflußzytometrie
3.3.1. Induktion von Diabetes
3.2.2. Lymphozytenisolation
3.2.3. Färbung der Lymphozyten auf VLA-4 und LFA-1
3.2.4. Analyse und Auswertung
3.2.5. Statistik
3.3. Histologie
3.3.1. Versuchsgruppen
3.3.2. Entnahme und Verarbeitung der Pankreata
3.3.3. H&E Färbung
3.3.4. Immunhistochemie
3.3.5. Auswertung der gefärbten Schnitte
3.3.6. Statistik
3.4. In-vivo Mikroskopie
3.4.1. Induktion von Diabetes und Lymphozytenisolation aus Spendertieren
3.4.2. STZ Vorbehandlung der Empfängertiere
3.4.3. Operation der Empfängertiere
3.4.4. Transfer und Versuch
3.4.5. Auswertung
3.4.6. Aufbau der optischen Geräte
3.4.7. Statistik
4. Ergebnisse
4.1. Festlegung eines Blutzuckergrenzwertes anhand des Blutzuckertagesprofils
4.2. Einfluß verschiedener Narkotika auf den Blutzucker
4.3. Expression von VLA-4 und LFA-1 auf Lymphozyten gesunder und diabetischer Mäuse
4.4. Expression von VCAM-1 und ICAM-1 in Pankreata STZ vorbehandelter Mäuse
4.5. Lymphozytenadhäsion in verschiedenen Geweben
4.6. Lymphozytenadhäsion im endokrinen Gewebe
5. DISKUSSION
5.1. Methodik
5.1.1 Verwendung des STZ Modells
5.2. Ergebnisse: Ein Modell der Pathogenese des IDDM
5.2.1. Genetische Prädisposition
5.2.2. Triggerung durch Umweltfaktoren
5.2.3. Rolle der antigenpräsentierenden Zellen
5.2.4. Effektorzellen: CD4+ und CD8+ Lymphozyten
5.2.5. Rolle weiterer Zellen
5.2.6. Zelltod der β-Zelle
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht den Einfluss einer β-zell-spezifischen Noxe auf die Immunreaktion des insulären Endothels und die daraus resultierende Adhäsion von Lymphozyten bei der Entstehung von Typ 1 Diabetes, um molekulare Mechanismen des Lymphozytenhomings zu charakterisieren.
- Rolle von STZ als Modell für Umweltfaktoren bei der Insulitis
- Expression von Adhäsionsmolekülen (VCAM-1, ICAM-1, VLA-4, LFA-1)
- Untersuchung der lymphozytären Adhärenz mittels in-vivo Mikroskopie
- Vergleich des lymphozytären Verhaltens zwischen endokrinem und exokrinem Pankreas
- Analyse des Zelltods der β-Zellen durch Immuninfiltrate
Auszug aus dem Buch
2.4. Ziele der Arbeit
Es konnte bisher jedoch kein direkter Zusammenhang zwischen einem Umweltfaktor und Diabetesentstehung hergestellt werden. STZ akkumuliert selektiv in den β-Zellen und schädigt diese dosisabhängig. Unter low dose STZ (LD-STZ) Behandlung (s.u.) kommt es zu einer Insulitis. Aus diesem Grund wurde die Rolle von STZ, als Modell für einen Umweltfaktor bei Insulitis, im LD-STZ induzierten Diabetes (61), untersucht. LD-STZ indizierter Diabetes ist ein Modell für Typ 1 Diabetes, da die Diabetes Entstehung u.a. T-Zell-abhängig ist (21;93-96).
Es sollte untersucht werden, ob eine Behandlung von C57BL/6 Mäusen mit 5mg/kg STZ i.p. zu einer Immunreaktion im Sinne einer vermehrten Expression von Adhäsionsmolekülen in den Langerhans’schen Inseln führt. Analog wurde auf Lymphozyten diabetischer Mäuse (LD-STZ induziert) die Expression lymphozytärer Adhäsionsmoleküle gemessen, um eine Immunreaktion der Lymphozyten nachweisen zu können.
Eine evtl. veränderte Expression von Adhäsionsmolekülen auf dem Endothel der Langerhans´schen Inseln STZ vorbehandelter Tiere oder auf den Lymphozyten diabetischer Tiere sollte im Anschluß auf Funktionalität untersucht werden. Hierfür wurde der Einfluß monoklonaler Antikörper gegen Adhäsionsmoleküle auf das Verhalten der Lymphozyten diabetischer Spendertiere in STZ vorbehandelten Tieren untersucht
Zusammenfassung der Kapitel
1. ZUSAMMENFASSUNG: Zusammenfassende Darstellung der Forschungsarbeit und ihrer zentralen Ergebnisse zur Rolle von Umweltfaktoren und Adhäsionsmolekülen bei der Pathogenese des IDDM.
2. EINFÜHRUNG: Erläuterung der Grundlagen zu Typ 1 Diabetes, der Bedeutung von Adhäsionsmolekülen beim Leukozytenhoming sowie dem Einfluss von Umweltfaktoren.
3. MATERIAL UND METHODEN: Detaillierte Beschreibung der experimentellen Techniken wie Blutzuckertagesprofilerstellung, Durchflußzytometrie, Histologie und in-vivo Mikroskopie.
4. Ergebnisse: Darstellung der erhobenen Daten, insbesondere zur Expression von Adhäsionsmolekülen und der Adhäsion von Lymphozyten in den verschiedenen untersuchten Geweben.
5. DISKUSSION: Interpretation der Ergebnisse im Kontext bestehender Literatur, mit Schwerpunkt auf der Bedeutung des STZ-Modells und der Pathogenese des IDDM.
Schlüsselwörter
Typ 1 Diabetes, IDDM, Streptozotocin, Adhäsionsmoleküle, VCAM-1, ICAM-1, VLA-4, LFA-1, Lymphozytenhoming, Insulitis, in-vivo Mikroskopie, Autoimmunerkrankung, β-Zellen, Endothel, Immunantwort.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht molekulare Mechanismen des Lymphozytenhomings bei Typ 1 Diabetes, insbesondere wie β-zell-spezifische Noxen eine Immunreaktion des insulären Endothels auslösen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Zentrale Themen sind die Rolle von Umweltfaktoren bei der Diabetesentstehung, die Funktion von Adhäsionsmolekülen für die Lymphozytenadhäsion und das Verständnis der immunologischen Vorgänge in den Langerhans’schen Inseln.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das primäre Ziel ist zu untersuchen, ob eine subdiabetogene Dosis von Streptozotocin (STZ) zu einer gesteigerten Expression von Adhäsionsmolekülen und damit zu einer verstärkten Lymphozytenadhärenz an das endokrine Endothel führt.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es werden methodisch verschiedene Ansätze kombiniert: Durchflußzytometrie zur Analyse von Integrinen auf Lymphozyten, Histologie und Immunhistochemie der Pankreata sowie die hochspezialisierte in-vivo Mikroskopie des murinen Pankreas.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in Material und Methoden, die Darstellung der experimentellen Ergebnisse sowie die Diskussion dieser Befunde im Rahmen der Pathogenese des IDDM.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Typ 1 Diabetes, Adhäsionsmoleküle (VCAM-1, ICAM-1), Lymphozytenhoming, Streptozotocin-induzierte Insulitis und in-vivo Mikroskopie.
Welche Rolle spielt das exokrine Pankreas in der Studie?
Das exokrine Pankreas dient als Vergleichsgewebe zum endokrinen Pankreas, um zu beurteilen, ob die beobachtete Lymphozytenadhärenz spezifisch für die Langerhans’schen Inseln ist.
Wie trägt die Studie zum Verständnis der IDDM-Pathogenese bei?
Die Studie liefert den erstmaligen direkten Nachweis, dass eine β-zell-spezifische Noxe eine Immunreaktion des insulären Endothels verursacht, was neue Einblicke in die frühen Phasen der Pathogenese ermöglicht.
- Arbeit zitieren
- Ralf Ludwig (Autor:in), 2000, Molekulare Mechanismen des Lymphozytenhomings bei Typ 1 Diabetes: b-Zell spezifische Noxen führen zu einer funktionell relevanten Expression von Adhäsionsmolekülen im endokrinen Pankreas, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/44089
