Circulating concentrations of cytokines as markers for pathogenic processes in type 1 diabetes and their association with ß-cell function, ß-cell stress and metabolic status

Der Typ 1 Diabetes ist eine immun-mediierte Erkrankung, welche selektiv die Insulin produzierenden s-Zellen zerstort. T-Lymphozyten, Zytokine und Chemokine spielen eine wichtige Rolle bei der Insulitis und s-Zell Zerstorung. Interleukin (IL)-1s, Interferon (IFN)-γ und Tumor Nekrose Faktor (TNF)-α zeigen in vitro direkte zytotoxische Effekte auf die s-Zelle, wahrend das anti-inflammatorische Adiponektin und das pro-inflammatorische IL-6 neben ihrer inflammatorischen Rolle auch eine Beteidigung im Metabolismus und in der Glukoseaufnahme zeigen. Im Tiermodell moduliert die Blockade des Chemokinrezeptors 5 (CCR5) die T-Zell Migration, und fuhrte zu einem Schutz der s-Zellen. Das Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung von systemischen Zytokinkonzentrationen und die Zytokinsekretion von T-Zellen und deren Verhaltnis zu pathogenetischen Prozessen beim Typ 1 Diabetes, welche definiert wurde durch s-Zellfunktion, s-Zellstress und metabolische Kontrolle. In Zusammenarbeit mit der Hvidore Studiengruppe sowie der p520/p521-Studiengruppe hatten wir Zugang zu Blutproben und metabolischen Daten von Patienten mit neu diagnostiziertem Type 1 Diabetes. Im ersten Schritt optimierten wir die Messung der Zytokine in Serum durch Auswahl eines geeigneten Diluents fur den Multiplex-Bead-Based-Immunoassay. Danach untersuchten wir die CCR5 Liganden CCL3, CCL4 und CCL5. Die Th1 Chemokine CCL3 und CCL5 waren mit verminderten s-Zellfunktion assoziert, was vorherige Arbeiten, die eine destruktive Rolle dieser Chemokine im Tiermodell beschrieben, bestatigte. Die unterschiedlichen Assoziationen von CCL3 und CCL5 mit Remission und metabolischen Parametern legen aber eine differentielle Rolle der beiden Chemokine im Krankheitsverlauf nahe. Das Th2 Chemokin CCL4 war negativ assoziert mit s-Zellstress, welcher durch die Bestimmung von Proinsulin festgestellt wurde, und weist auf eine protektive Rolle von CCL4 hin. Die Antagonisierung von Chemokinen oder CCR5 durch Medikamente wie Maraviroc konnte ein neues therapeutisches Prinzip sein, um den Krankheitsverlauf des Typ 1 Diabetes zu verlangsamen. Als nachstes untersuchten wir das Verhaltnis des pro-inflammatorischen IL-1s und seines anti-inflammatorischen Rezeptorantagonisten IL-1ra mit der s-Zellfunktion. IL-1ra war positiv mit der s-Zellfunktion assoziert, wahrend IL-1s eine negative Assoziation mit der endogenen Insulinsekretion zeigte. Diese hier erstmals beschriebene Beobachtung legt nahe, dass die direkte Antagonisierung IL-1s’s durch IL-1ra s-Zell protektiv sein konnte. Interessant ist, dass eine vorangehende Studie am Menschen zeigen konnte, dass die Applikation von IL-1ra im Typ 2 Diabetes erfolgreich die s-Zellfunktion verbessert, und somit auch eine therapeutische Option fur den Typ 1 Diabetes sein konnte. Im September 2008 startet die Interventionsstudie AIDA, in der frisch diagnostizierten Typ 1 Diabetikern IL-1ra (Anakinra) verabreicht werden wird. Daruberhinaus zeigten andere anti- und pro-inflammatorische Zytokine wie Adiponektin und IL-6 keine Assoziation mit s-Zellfunktion, aber mit Remission, metabolischer Kontrolle und Glukoseaufnahme. Die positive Assoziation von Adiponektin mit metabolischer Kontrolle und das Verhaltnis mit Remission scheint eher auf einen kompensatorischen Versuch hinzuweisen die metabolische Situation zu verbessern. Die Assoziation von proinflammatorischem IL-6 mit Remission und Glukoseaufnahme deutet auch auf eine gutartige Rolle von IL-6 in Typ 1 Diabetes. Im vierten Schritt erweiterten wir unsere Untersuchungen auf eine unabhangige Kohorte von Kindern und Erwachsenen mit Typ 1 Diabetes. Wir konnten unsere Ergebnisse von IL-1ra und CCL4 mit s-Zellfunktionin in der p520 Kohorte bestatigen und zeigen, dass Antigen stimulierte Zytokinsekretion von T-Zellen gemessen durch ELISPOT-Aktivitat assoziert ist mit s-Zellfunktion. Kritisch muss darauf aufmerksam gemacht werden, dass unsere Ergebnisse deskriptiv und das Resultat von Assoziationen sind, da sie das Ergebnis von Kohortenstudien sind, in welchen die Zytokinkonzentrationen zwischen Gruppen zum grosen Teil uberlappen. Deshalb kann zum gegenwartigen Zeitpunkt anhand der Zytokinmessung keine Aussage getroffen werden uber den individuellen Krankheitsstatus oder Verlauf. Es ist wahrscheinlich, dass weniger Einzelmessungen von Zytokinen als Zytokinmusteranalysen ein individuelles Profil erkennen lassen, mit dem auch Vorhersagen fur einzelne Personen moglich sind. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit zum ersten Mal, dass systemische Zytokine assoziert sind mit verschiedenen Stadien des Typ 1 Diabetes und mit dem metabolischen Status, s-Zellfunktion und klinischem Status zusammenhangen. Weiterhin lassen die Ergebnisse vermuten, dass systemische Zytokine genutzt werden konnen, um die komplexen Interaktionen des Immunsystems und des Metabolismus wiederzuspiegeln und zeigen systemische Zytokine als wertvolle Marker, um neue Erkenntnisse in der Pathogenese des Typ 1 Diabetes zu erlangen.