Vergleich des Immunzellinfiltrats und des Zytokinmusters in Pankreasinseln von Tiermodellen des Typ 1 Diabetes mit der humanen Situation

Fragestellung: Ungeklärt ist, ob die Zusammensetzung des Immunzellinfiltrats und die Expression von pro- und anti-inflammatorischen Zytokinen in den Immunzellen der Pankreasinseln nach Diabetesmanifestation in den etablierten Tiermodellen mit denjenigen in menschlichen Pankreas von Patienten mit Typ 1 Diabetes vergleichbar sind. Daher wurde diese Fragestellung in einer vergleichenden Studie zwischen den vier etablierten Tiermodellen, der NOD-Maus, der BB-Ratte, der LEW.1AR1-iddm Ratte und der Komeda-Ratte und dem menschlichen Pankreas untersucht.

Methodik: Nach Diabetesmanifestation wurden daher jeweils 4 Pankreata der NOD-Maus, der BB-Ratte, der LEW.1AR1-iddm-Ratte, der Komeda-Ratte und des Menschen vergleichend zur nicht diabetischen Situation untersucht. Die Immunzellen, Zytokine und Zellzyklusmarker der Beta-Zellen wurden auf Gen- und Proteinebene in 80 Inseln pro Gruppe analysiert.

Ergebnisse: Das nach Diabetesmanifestation persistierende Immunzellinfiltrat der Inseln setzte sich in der Hauptsache aus CD8 T-Zellen, CD68 Makrophagen, und CD4 T-Zellen und im geringeren Maße aus NK-Zellen, B-Lymphozyten und regulatorischen T-Zellen in allen untersuchten Spezies zusammen. Die pro-inflammatorischen Zytokine, insbesondere TNF-α und IL-1β, in sehr geringem Maß IFN-γ, wurden in den Immunzellen von Pankreata der NOD-Maus, BB-Ratte, LEW.1AR1-iddm-Ratte und bei Patienten mit Typ 1 Diabetes exprimiert. Im Gegensatz dazu war im Pankreas der Komeda-Ratte anstelle der IL-1β Expression eine starke Expression von IFN-γ zusammen mit TNF-α im Immunzellinfiltrat nachweisbar. Das für den Autoimmunprozess sehr wichtige IL-17 fand sich in den infiltrierten Pankreasinseln in allen Tiermodellen und im menschlichen Pankreas. Zusätzlich waren stets anti-inflammatorische Zytokine, IL-4, IL-10 und TGF-β1, in den Immunzellen in geringer Ausprägung nachweisbar. In der Hälfte der infiltrierten Inseln waren trotz des Autoimmunprozesses noch Betazellen vorhanden, die teilweise als apoptotisch durch die TUNEL/Insulin-Positivität oder als proliferierend durch die Doppelimmunfluoreszenz für Ki67/Insulin zu identifizieren waren.

Schlussfolgerungen: Zytotoxische CD8 T-Zellen und CD68 Makrophagen stellen den größten Anteil der Immunzellen im Infiltrat in allen Tiermodellen und im menschlichen Pankreas dar. Bei den pro-inflammatorischen Zytokinen sind stets nur zwei stark exprimiert, die dann zu einer apoptotischen Betazellschädigung führen. Bei der NOD Maus, der BB-Ratte und der LEW.1AR1-iddm-Ratte sind dies wie im Pankreas von Patienten mit Typ 1 Diabetes TNF-α und IL-1β. Diese Gemeinsamkeiten stellen eine gute Voraussetzung für die Übertragbarkeit von in Tiermodellen gewonnenen Ergebnissen auf die menschliche Situation dar.