Reaktion von Parodontalen Ligamentzellen und Gingivalen Fibroblasten auf Stimulation mit einem Toll-like-Rezeptor-3-Agonisten und Interferon-

• Main Author: Mayer, Markus
• Format: Master Thesis
• Language: German
• Published: 2019
• Subjects: Zahnheilkunde; Parodontologie; Parodontitis; parodontale Ligamentzellen; gingivale Fibroblasten; Toll-like-Rezeptor; Poly I/C; Interferon-; dentistry; periodontology; periodontitis; periodontal ligament cell; gingival fibroblast; Toll-like receptor; poly I:C; Mesen; ren
• Online Access: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubmuw:1-20608

Hintergrund: Parodontale Ligamentzellen (PDLs) und Gingivale Fibroblasten (GFBs) sind bedeutende Zel-len des Parodonts. Beide sind mesenchymalen Ursprunges und besitzen mesenchymalen Stammzellencharakter. Aufgrund ihrer Fähigkeit, die Immunantwort zu beeinflussen, spielen PDLs und GFBs eine wichtige Rolle in der Pathogenese der Parodontitis. Das immunmodula-torische Potenzial beider Zelltypen wird durch verschiedene immunmodulatorische Proteine vermittelt und durch inflammatorische Zytokine und/oder Toll-like-Rezeptor (TLR) Agonis-ten reguliert. Die Stimulation dieser Zellen mit Interferon- (IFN-) und TLR3-Agonisten führt durch die Erhöhung der Expression mehrerer immunmodulatorischer Proteine zu einer Steigerung der immunsupprimierenden Eigenschaften. Es ist nicht bekannt, ob es Unterschie-de in den immunmodulatorischen Fähigkeiten zwischen PDLs und GFBs gibt. Deshalb haben wir den Effekt von IFN- und des TLR3-Agonisten Polyinosinic-Polycytidylic Säure (Poly I/C) auf die Expression von Schlüsselproteinen der Regulation der Immunantwort untersucht. Methodik: PDLs und GFBs von 6 Donoren wurden parallel mit 1, 10 und 100 ng/ml IFN- sowie 100 und 1.000 ng/ml Poly I/C (einem TLR3-Agonisten) für 4 und 48 Stunden stimuliert. Die Gen-expression von Interleukin-6 (IL-6), Interleukin-8 (IL-8), Monocyte Chemoattractant Protein-1 (MCP-1), Tumornekrosefaktor alpha induzierendes Protein-6 (TNFAIP6) und Indolamin-2,3-Dioxygenase-1 (IDO-1) wurde mittels reverser Transkriptase und quantitativer PCR ge-messen. Die Proteinexpression von IDO-1 wurde mittels intrazellulärer Immunfärbung und anschließender Durchflusszytometrie erhoben. Die erhobenen Daten wurden mittels Wil-coxon-Tests statistisch verglichen. P-Werte <0,05 wurden als signifikant angesehen. Resultate: Die Genexpression aller untersuchten Proteine wurde sowohl durch IFN- als auch Poly I/C in gewissen Konzentrationen signifikant erhöht. Zu einem statistisch signifikanten Anstieg der IL-8 Expression durch IFN- kam es jedoch nur nach einer Stimulation mit 100 ng/ml für 48 Stunden. PDLs zeigten im Trend eine höhere Expression der untersuchten Marker als GFBs. Signifikante Unterschiede zwischen PDLs und GFBs konnten nur bei der Genexpression von IL-6 nach einer Stimulation von 48 Stunden mit 100 ng/ml IFN- (höhere Expression in PDLs p<0,03) und bei der Genexpression von MCP-1 nach 4 Stunden Stimulation mit 1.000 ng/ml Poly I/C (höhere Expression in PDLs p<0,05) nachgewiesen werden. IDO-1 Proteinlevels stiegen nach Stimulation mit IFN- für 48 Stunden signifikant. Nach 4 Stunden Stimulation mit IFN- sowie 4 und 48 Stunden Stimulation mit Poly I/C konnte hingegen keine IDO-1 Proteinexpression nachgewiesen werden. Bezüglich der IFN- induzierten IDO-1 Proteinex-pression konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen PDLs und GFBs festgestellt werden. Konklusion: Sowohl PDLs als auch GFBs zeigten nach Stimulation mit IFN- und Poly I/C Reaktionen in Bezug auf die untersuchten Marker. PDLs reagierten in der Regel stärker auf IFN- und Poly I/C als GFBs. Die IFN- induzierte Expression von IDO-1 beider Zelltypen entspricht der von Mesenchymalen Stammzellen (MSCs). Die immunmodulatorischen Fähigkeiten von PDLs und GFBs spielen eine essentielle Rolle in der Pathogenese der Parodontitis. Daher implizie-ren die Ergebnisse unserer Studie potenzielle Unterschiede in der Regulation der Immunant-wort der Gingiva und des parodontalen Ligaments. Genauere Unterschiede in der Immunant-wort zwischen verschiedenen parodontalen Geweben müssen jedoch durch weitere Studien noch genauer untersucht werden. Background: Periodontal ligament cells (PDLs) and gingival fibroblasts (GFBs) are important cells of the periodontal tissue. Both are of mesenchymal origin and have mesenchymal stem cell charac-ter. PDLs and GFBs play an important role in the pathogenesis of periodontitis due to their ability to modulate the immune response. The immunomodulatory ability of both cell types is mediated by several immunomodulatory proteins and is modulated by inflammatory cytokines and/or toll-like receptor (TLR) agonists. Stimulation of these cells with Interferon- (IFN-) and TLR3 agonists is known to trigger their immunosuppressive properties through upregula-tion of the expression of several immunomodulatory proteins. It is not known if there are any differences in the immunomodulatory abilities of PDLs and GFBs. Therefore, we have com-pared the effect of IFN- and the TLR3 agonist polyriboinosinic:polyribocytidylic acid (poly I:C) on the expression of key proteins involved in the regulation of the immune response. Methods: PDLs and GFBs of 6 donors were challenged with 1, 10 and 100 ng/ml IFN- as well as 100 and 1,000 ng/ml poly I:C for 4 and 48 hours. The resulting gene expression of interleukin-6 (IL-6), interleukin-8 (IL-8), monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1), tumor necrosis factor alpha induced protein-6 (TNFAIP6) and indoleamine-2,3-dioxygenase-1 (IDO-1) was determined by reverse transcriptase and quantitative PCR. The protein expression of IDO-1 was investigated using intracellular immunostaining followed by fluorescence activated cell sorting. The collected data were statistically compared by Wilcoxon-tests. Differences were considered to be statistically significant at p<0.05. Results: The gene expression of all investigated proteins was significantly increased by both IFN- and poly I:C at certain concentrations. A statistically significant increase of the expression of IL-8 by IFN-, however, was only observed after stimulation with 100 ng/ml for 48 hours. PDLs tended to show a higher expression of the investigated markers than GFBs. Statistically sig-nificant differences between PDLs and GFBs were found in the gene expression of IL-6 after stimulation with 100 ng/ml IFN- for 48 hours (higher expression in PDLs p<0.03) and in the gene expression of MCP-1 after stimulation with 1,000 ng/ml poly I:C for 4 hours (higher expression in PDLs p<0.05). IDO-1 protein levels increased significantly after stimulation with IFN- for 48 hours. In contrast, no IDO-1 protein expression could be detected after stimulation with IFN- for 4 hours und poly I:C for 4 and 48 hours. No significant differences in the IFN- induced IDO-1 protein expression between PDLs and GFBs was observed. Conclusion: Both, PDLs and GFBs showed reactions after stimulation with IFN- and poly I:C regarding the investigated markers. PDLs tended to respond stronger to IFN- and poly I:C than GFBs. The expression of IDO-1 of both cell types caused by IFN- corresponds to that of mesen-chymal stem cells. The immunomodulatory abilities of PDLs and GFBs are thought to play an important role in the pathogenesis of periodontitis. Therefore, the results of our study imply potential differences in the regulation of the immune response in the gingival tissue and peri-odontal ligament. Further studies are needed to elucidate the exact differences in the immune response between different periodontal tissues. Paralleltitel laut Übersetzung des Verfassers Medizinische Universität Wien, Diplomarbeit, 2019 (VLID)3565212