Charakterisierung von IL-4 Knockout-Mäusen und ihrer Zytokin- und Opioidrezeptor-Expression im peripheren und zentralen Nervensystem

• Main Author: Topuzoglu, Tengü Gülsüm
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: 2012
• Subjects: Neuralgie; ddc:610
• Online Access: https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/frontdoor/index/index/docId/1228; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-72372; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:20-opus-72372; https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/files/1228/Topuzoglu_Charakterisierung_von_IL4_ko_Maeuse_und_ihrer_Zytokinexpression.pdf

In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss eines Mangels des antiinflammatorischen Zytokins Interleukin(IL)-4 am Tiermodell einer experimentellen Mononeuropathie (engl. chronic constriction injury, CCI) untersucht. Zentrale Fragestellung der Studie war, ob IL-4 knockout(ko)-Mäuse im Vergleich zu Wildtyp(wt)-Mäusen mit einem gesteigerten Schmerzverhalten sowie einer veränderten Zytokinantwort und Opioidrezeptor-Expression nach Anwendung eines neuropathischen Schmerzmodells (CCI) reagieren. In mehreren Tierstudien war zuvor eine antiinflammatorische und analgetische Wirkung von IL-4 belegt worden (Vale et al. 2003; Hao et al. 2006) und in klinischen Studien war ein verminderter IL-4-Spiegel bei Patienten mit verschiedenen neuropathischen Schmerzsyndromen mit einer gesteigerten Schmerzempfindung verbunden (Üçeyler et al. 2006; Üçeyler et al. 2007b). Da IL-4 die Transkription von Opioidrezeptoren induziert (Kraus et al. 2001; Börner et al. 2004), wurde zudem das Ansprechen von IL-4 ko-Mäusen auf Morphin und die Genexpression zentraler Opioidrezeptoren untersucht. Vor sowie bis vier Wochen nach Durchführung einer CCI wurden IL-4 ko- sowie wt- Mäuse hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit auf mechanische und thermische Stimuli analysiert. Zum Zeitpunkt des Schmerzmaximums nach CCI (Tag 7 bis 9) wurde zudem das Ansprechen beider Genotypen auf Morphin untersucht. Die Genexpression pro- (IL-1 beta, TNF) und antiinflammatorischer Zytokine (IL-10, IL- 13) im peripheren (N. ischiadicus) und zentralen Nervensystem (lumbales und zervikales Rückenmark, Pons, Thalamus, Hypothalamus, Striatum, Kortex) sowie die Genexpression zentraler Opioidrezeptoren (mü-OR, delta-OR, kappa-OR) wurde bei beiden Genotypen vor sowie vier Wochen nach CCI mittels Real-Time-PCR bestimmt. Unbehandelte IL-4 ko-Mäuse zeigten im Vergleich zu wt-Mäusen bereits vor Durchführung einer CCI eine mechanische Überempfindlichkeit (Hyperalgesie), was möglicherweise durch die bei IL-4-Mangel fehlenden zentralen inhibitorischen Mechanismen bedingt ist. Nach CCI entwickelten sowohl IL-4 ko- als auch wt-Mäuse eine gleich ausgeprägte mechanische und thermische Hyperalgesie. Die Tatsache, dass die mechanische Überempfindlichkeit bei IL-4 ko-Mäusen nach Nervenläsion nicht überproportional steigt, kann Ausdruck der nachgewiesenen kompensatorisch stärker ausgeprägten Genexpression proinflammatorischer, aber insbesondere auch antiinflammatorischer Zytokine in diesem Genotyp sein. Nur bei IL-4 ko-Mäusen war vier Wochen nach CCI die Genexpression der anti- inflammatorischen Zytokine im N. ischiadicus (IL-10) und ipsilateralen Rückenmark (IL-10, IL-13), jedoch auch die der proinflammatorischen Zytokine im ipsilateralen Rückenmark (TNF, IL-1 beta) erhöht. Nach CCI sprachen IL-4 ko-Mäuse schneller auf Morphingabe an als wt-Mäuse, was durch den bei diesem Genotyp stärker ausgeprägten Anstieg der Genexpression der Opioidrezeptortypen delta-OR und kappa-OR im kontralateralen Thalamus bedingt sein kann. === In this study the pain behavior of IL-4 knockout (ko) mice was characterized before and after chronic constriction injury (CCI) of the sciatic nerve as an established model for neuropathic pain. The opioid responsivity of IL-4 ko-mice was tested and four weeks after CCI the cytokine and opioid receptor gene expression in the peripheral and central nervous system of IL-4 ko mice was measured compared to wildtype (wt) mice. Before CCI IL-4 ko mice showed tactile allodynia, while responses to heat did not differ in comparison to wt-mice. No compensatory changes in the gene expression of the measured cytokines (tumor necrosis factor-alpha (TNF), IL-1b, IL-10, and IL-13) were found in the PNS and CNS of na ̈ıve IL-4 ko mice. Four weeks after CCI IL-1b gene expression was stronger in the sciatic nerve of IL-4 ko mice (p,0.001) and only IL-4 ko mice had elevated IL-10 gene expression in the sciatic nerve. Only in IL-4 ko-mice there was an upregulated gene expression four weeks after CCI of TNF (p,0.01), IL-1b (p,0.05), IL-10 (p,0.05), and IL-13 (p,0.001) in the ipsilateral spinal cord. The compensatory overexpression of the anti-inflammatory cytokines IL-10 and IL-13 in the spinal cord of IL-4 ko mice may explain the lack of genotype differences for pain behavior after CCI. CCI upregulated gene expression of k, and d opioid receptors in the contralateral thalamus of IL-4 ko mice, in accordance with an observed fast onset of morphine analgesia compared to wt mice.