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Herpes Simplex Virus Keratitis-Projekt
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Unsere Forschung
Immunregulation:
Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit den zellulären und molekularen Mechanismen die an der Entwicklung der infektiösen Herpes simplex Keratitis (HSK), Herpes simplex Retinitis (HSR) oder experimentellen autoimmunen Uveoretinitis (EAU) in den jeweiligen Tiermodellen beteiligt sind. Unsere Untersuchungen konzentrieren sich dabei auf die jeweils beteiligten Pathomechanismen und die Entwicklung neuer Behandlungsstrategien auf Grundlage der bekannten molekularen Mechanismen.
Das Ziel unserer Untersuchungen ist die Entwicklung neuer Behandlungsstrategien für die Therapie am Patienten. Versuchsansätze und Schlussfolgerungen lassen sich (mit Einschränkungen) auch auf die Erkrankung beim Menschen übertragen.
Die Untersuchungen zur Immunregulation werden an drei verschiedenen Tiermodellen durchgeführt:
Die Herpes simplex Keratitis (HSK) wird bei BALB/c Mäusen durch korneale Infektion der Hornhaut mit HSV-1 induziert. Die Tiere entwickeln zwei Stadien der Erkrankung, die epitheliale Keratitis, die durch die Replikation der Viren auf der Hornhaut hervorgerufen wird (Tag 1-5) und die stromale Keratitis, eine durch T-Zellen (erworbene Immunität) hervorgerufene schwere Entzündung der Hornhaut (Tag 10-14). Das Krankheitsbild der HSK ist vergleichbar mit dem Verlauf von Herpesinfektionen der Hornhaut beim Menschen. Weltweit ist die HSK einer der häufigsten Ursache für einseitige Erblindungen beim Menschen.
Infektiöse Uveitis:
Die Herpes simplex Retinitis (HSR) wird bei BALB/c Mäusen durch Injektion von HSV-1 in die vordere Augenkammer ausgelöst. Die Retinitis entwickelt sich bei diesem Modell an Tag 7 im kontralateralem Auge. Da virales Antigen in einen immunprivilegierten Bereich (hier vordere Augenkammer) appliziert wird, entwickeln die Tiere eine verminderte zelluläre Immunantwort gegen das Virus. Durch die verzögerte Eliminierung des Virus treten schwere Verlaufsformen der Infektion auf.
Nichtinfektiöse Uveitis:
Die experimentelle autoimmune Uveoretinitis (EAU) wird bei B10.RIII Mäusen durch Immunisierung mit Fragmenten des retinalen Antigens induziert. Das Modell wird von uns zur pre-klinischen Bewertung von neuen Medikamenten und deren Einfluss auf verschiedene Stadien der Erkrankung eingesetzt. Die EAU ähnelt der autoimmunen Uveoretinitis beim Menschen. Erkenntnisse lassen sich, mit Einschränkungen, auch auf die Erkrankung beim Menschen oder auf andere autoimmune Tiermodelle übertragen.
Laufende Studien:
Die Rolle der angeborenen Immunantwort bei Uveitis und Herpes keratitis
- Antisenseoligonukleotide gegen Tumor Nekrose Faktor alpha-mRNA bei infektiöser und nichtinfektiösen Uveitis (HSR und EAU).
- Rolle von Makrophagen auf die Entwicklung einer Herpes Keratitis; Einfluß auf erworbene Immunität
- Tumor Nekrose Faktor-a-Inhibition bei Herpes Keratitis.
Die Rolle der erworbenen Immunantwort bei Uveitis und Herpes Keratitis
- Einfluß von EverolimusTM, einem Rapamycinderivat, bei EAU.
- Einfluß von Fumarsäureestern auf den Verlauf der HSK
- Interferon-g- und IL-2-Inhibition bei Herpes Keratitis.
Amnionmembrantransplantation bei HSK
- Untersuchung der heilenden Wirkung von Amnionmembrantransplantation bei HSK; die zugrundeliegenden Mechanismen werden untersucht
-Untersuchung, welchen Einfluß die Amnionmembran auf ortständige Zellen ausübt.
Gentherapie bei HSK
- topisch applizierte Zytokin-Plasmid DNA und HSV-1-spezifische DNA -Vakzine zur Protektion vor HSK
Degeneration:
RPE-Zellen und deren Reaktion auf Komplement
Hintergrund:
Retinale Pigmentepithel-Zellen (RPE-Zellen) bilden eine einzellige Schicht der Retina die die Photorezeptoren einerseits mit Nährstoffen aus der Choriokapillaris versorgt und in der anderen Richtung deren Stoffwechselendprodukte abtransportiert. Bei altersbedingter Makuladegeneration (AMD) ist das RPE verändert und kann bei fortschreitender Erkrankung zu Grunde gehen, was mit dem Tod der Photorezeptoren und damit einem Visusverlust einhergeht.
Laufende Studie:
RPE-Zellen werden in einer Zellkultur mit verschiedenen Konzentrationen von humanem Komplement inkubiert. Danach werden die behandelten Zellen im Vergleich zu unbehandelten untersucht. Die RPE-Zellen werden verschieden gefärbt und der Kulturüberstand wird analysiert. Verschiedene Vitalitätsnachweise sollen Aufschluss über etwaige Wachstumsbeeinträchtigungen durch die Einwirkung von Komplement auf RPE-Zellen geben.
Eignung von transgenen Mäusen als Tiermodell für die AMD
Hintergrund:
Derzeit gibt es kein allgemein anerkanntes Tiermodell für die AMD. Alzheimer und AMD sind beide altersbedingte Erkrankungen, die sich durch das Vorkommen von Ablagerungen auszeichnen. Bei beiden Leiden sterben spezialisierte Zellen neuronalen Ursprungs ab und es mehren sich die Hinweise auf ein unterliegendes inflammatorisches Geschehen und der Beteiligung von aktiviertem Komplement.
Laufende Studie:
Die Augen von verschiedenen transgenen Mäusen die als Modell für Tauopathien bzw. die Alzheimersche Erkrankung dienen, werden histopathologisch auf retinaler Veränderungen hin untersucht. Dabei wird die Morphologie von alten und jungen Mäuse miteinander verglichen , ferner werden auch Augen von alterskorrelierten Normalmäusen überprüft.
Mitarbeiter:
Dipl. Biol. Maren Hennig, Dipl. Biol. Martin Busch, Hanna Bähler (MTA), Dominic Lorenz, Karoline Walscheid, Dr. rer. nat. Susanne Wasmuth, Dr. rer. nat. Dirk Bauer, Dr. med. Carsten Heinz, Prof. Dr. med. Arnd Heiligenhaus.
Genauere Informationen über abgeschlossene oder laufende Studien der Arbeitsgruppe finden Sie hier:
Link zu
Pubmed
Im Folgenden stellen wir Ihnen einige wissenschaftlich-experimentelle Projekte unserer Arbeitsgruppe vor:
Herpes Simplex Virus Keratitis-Projekt:
Herpes Simplex
Virus - allgemeine Arbeiten:
Immunomodulation by
topical particle-mediated administration of cytokine
plasmid DNA suppresses herpetic stromal
keratitis without impairment of
antiviral defense.
Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol.
2005 Jul 27;:1-10 [Epub ahead of print]
Bauer D, Lu M, Wasmuth S, Li H, Yang Y,
Roggendorf M, Steuhl KP, Heiligenhaus A.
Expression of matrix metalloproteinases in
experimental herpes simplex virus keratitis
Zhonghua Yan Ke Za Zhi. 2004 Jun;40(6):395-9.
Chinese
Yang YN, Bauer D, Li HP, Heiligenhaus A.
Matrix metalloproteinases (MMP-2 and 9) and tissue inhibitors of matrix
metalloproteinases (TIMP-1 and 2) during
the course of experimental necrotizing
herpetic keratitis.
Exp Eye Res. 2003 Aug;77(2):227-37.
Yang YN, Bauer D, Wasmuth S, Steuhl KP, Heiligenhaus A.
Management of acute ulcerative
andnecrotizing herpes simplex and zoster keratitis
with amniotic membrane
transplantation.
Br J
Ophthalmol 2003; 87: 1215-1219.
Heiligenhaus A, Li H,
Hernandes Galindo EE, Koch J, Steuhl KP, Meller D.
Apoptosis in human
non-necrotizing stromal herpes simplex keratitis
Klin Monatsbl Augenheilkd. 2000 Sep;217(3):178-82. German.
Heiligenhaus A, Mrzyk S, Bauer D, Steuhl KP
Herpes simplex virus type 1 infection of the cornea.
Dev Ophthalmol. 1999;30:141-66. Review. No
abstract available.
Heiligenhaus A, Bauer
D.
CD4+
T-cell type 1 and type 2 cytokines in the HSV-1 infected cornea.
Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 1999
May;237(5):399-406.
Heiligenhaus A, Bauer D, Zheng M, Mrzyk S, Steuhl KP.
Conjunctival macrophage-mediated influence of the local and systemic immune
response after corneal herpes simplex virus-1 infection.
Immunology. 2002 Sep;107(1):118-28.
Bauer D, Schmitz A, Van Rooijen N, Steuhl KP, Heiligenhaus A.
Incidence and severity of herpetic stromal keratitis: impaired by the depletion
of lymph node macrophages.
Exp Eye Res. 2001 Mar;72(3):261-9.
Bauer D, Mrzyk S, Van Rooijen N, Steuhl KP, Heiligenhaus A.
Macrophage-depletion influences the course of murine HSV-1 keratitis.
Curr Eye Res. 2000 Jan;20(1):45-53.
Bauer D, Mrzyk S, van Rooijen N, Steuhl KP, Heiligenhaus A.
Die subkonjunktivale Behandlung mit CL2MDP-Liposomen moduliert die
Immunantwort nach kornealer HSV-1 Infektion bei BALB/C-Mäusen.
D. Bauer, A. Schmitz, N. van Rooijen, K.-P. Steuhl, A. Heiligenhaus
Apoptosis in corneal specimen from patients with HSV-1
stromal keratitis .
S. Mrzyk, D. Bauer, G. Anastassiou, K.-P. Steuhl, A.
Heiligenhaus
Untersuchung der
Zytokinsekretion im Auge und in den regionalen Lymphknoten bei der
experimentellen HSV-1 Keratitis.
D. Bauer, A. Heiligenhaus, M.
Zheng, S. Mrzyk, K.-P. Steuhl
Funktion von Makrophagen nach Amnionmembran – Transplantation bei Mäusen mit herpetischer stromaler Keratitis
D. Bauer, S. Wasmuth, H. Li, P. Hermans, N. van Rooijen, KP Steuhl,
A. Heiligenhaus.
Ophtha-Lab, Augenabteilung am St. Franziskus Hospital, Münster, Deutschland.
Augenklinik, Universitätsklinikum Essen, Deutschland
Department of Cell Biology & Immunology, Vrije University of Amsterdam, The
Netherlands.
Einführung: Während der Entwicklung der herpetischen stromalen Keratitis (HSK), verstärken Makrophagen die T-Zell-Immunantwort und verschlimmern die HSK. Eine schnelle Verbesserung der HSK trat nach Tranplantation einer humanen Amnionmembran (AMT) auf. In der vorliegenden Studie untersuchten wir der Funktion von Makrophagen bei diesem Prozess.
Material und Methode: Die rechten Hornhäute von BALB/c-Mäusen wurden mit 105 PFU HSV-1 (KOS) infiziert. Tiere die eine 4+ HSK entwickelt hatten wurden entweder mit einer AMT oder Tarsorrhapie (T) behandelt. Makrophagen wurden aus dem Auge durch eine korneale oder subkonjunktivalen Injektion von Cl2MDP-Liposomen vor der AMT depletiert. Kontrolltiere erhielten PBS-Liposomen. Zwei Tage nach der AMT wurden die Amnionmembranen entfernt. Die Infiltration von Entzündungszellen in der Kornea wurde mittels Histologie und Elektronenmikroskopie untersucht.
Ergebnis: Eine Verbesserung der kornealen Ulzeration und eine Reduktion der Granulozyten-Infiltration wurde bei der AMT-Gruppe im Vergleich zur T Gruppe gefunden. Nach zusätzlicher Injektion von Cl2MDP-Liposomen in der AMT-Gruppe akkumulierten die Entzündungszellen im Vergleich zur PBS-Liposomen-Gruppe stärker. Außerdem war eine starke Ansammlung von Zellschrott und nicht-vitalen PMNs nachweisbar.
Schlußfolgerung: Die Ergebnisse zeigen, dass die nach AMT in die Hornhaut einwandernden Makrophagen bei HSK-Hornhäuten primär an der Beseitigung des anfallenden Zellschrotts beteiligt sind (Scavenger-Funktion).
CR: none
Unterstützt
durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (He1877/12-1) und
durch die Ernst und Berta Grimmke-Stiftung
Transplantation of amniotic membrane in murine herpes stromal keratitis modulates matrix metalloproteinases in the cornea.
Invest Ophthalmol Vis Sci. 2005 Nov;46(11):4079-85.
Heiligenhaus A, Li HF, Yang Y, Wasmuth S, Steuhl KP, Bauer D.
Amniotic membrane transplantation improves experimental herpetic keratitis.
Modulation of matrix metalloproteinase-9
Ophthalmologe. 2004 Jan;101(1):59-65. German.
Heiligenhaus A, Li H, Yang Y, Wasmuth S, Bauer D, Steuhl KP.
Amniotic membrane transplantation improves herpetic keratitis by local and not
by systemic effects
Ophthalmologe. 2003 Mar;100(3):209-15. German
Heiligenhaus A, Bauer D, Wasmuth S, Steuhl KP.
Improvement of HSV-1 necrotizing keratitis with amniotic membrane transplantation.
Invest Ophthalmol Vis Sci. 2001 Aug;42(9):1969-74.
Heiligenhaus A, Bauer D, Meller D, Steuhl KP, Tseng SC.
Amnionmembran Transplantation beeinflusst den Verlauf der experimentellen HSV-1 Keratitis.
A. Heiligenhaus, D. Bauer, S. Mrzyk, D. Meller, K. P. Steuhl, S. C. G. Tseng
Transplantation von humaner Amnionmembran beeinflusst Matrix
Metalloproteinasen (MMPs) und TIMPs bei experimenteller herpetischer
Keratitis
Heiligenhaus
A., Li
H., Yang
Y., Wasmuth
S., Bauer
D.,
Steuhl
K. P.,
Macrophage functions after amniotic membrane
transplantation in mice with herpes stromal keratitis.
D.
Bauer, S. Wasmuth, H. Li, P. Hermans, N. van Rooijen, K.P. Steuhl, A.
Heiligenhaus
Transplantation of Human Amniotic Membrane in
Experimental Herpes Stromal
Keratitis: Modulates Matrix Metalloproteinases and Tissue
Inhibitors of
Metalloproteinases in the Cornea
Heiligenhaus A, Li H, Yang Y, Wasmuth S , Steuhl KP, Bauer D
[Do antisense oligonucleotides improve viral immunopathology?]
Ophthalmologe. 2005 Mar;102(3):272-8. German.
Wasmuth S, Bauer D, Steuhl KP, Heiligenhaus A.
Topical
treatment with antisense oligonucleotides targeting tumor necrosis
factor-alpha
in herpetic stromal keratitis.
Invest
Ophthalmol Vis Sci. 2003 Dec;44(12):5228-34.
Wasmuth S, Bauer D, Yang Y, Steuhl KP, Heiligenhaus A.
Lokale Minderung von Tumor-Nekrose-Faktor Alpha bessert den Krankheitsverlauf bei der experimentellen Herpes-Keratitis
Wasmuth S., Bauer D., Yang Y., Steuhl K. P., Heiligenhaus A.
Zentrale Rolle von
Interferon-Gamma bei herpetischer Keratitis.
Wasmuth S, Bauer D, Steuhl KP, Heiligenhaus A
Prävention der herpetischen stromalen Keratitis im Modell der Maus durch Immunmodulation auf der Basis der Gentherapie: Verwendung von Herpes simplex Virus Antigen-DNA kombiniert mit Zytokin DNA
In der vorliegenden Studie wurde untersucht, inwiefern eine korneale DNA-Vakzierung mit Glykoprotein HSV-1 gD in Kombination mit Zytokinplasmiden, mittels lokaler Gene Gun Behandlung appliziert, zu einer Besserung des Verlauf der HSK führen kann. Wir setzten für unsere Untersuchungen Zytokine ein, die eine Reifung von Makrophagen oder Dendritischen Zellen induzieren (GM-CSF), eine T-Zell-Immunität verstärken (Interleukin-12, Interleukin-18), oder allgemein Immunität eher abschwächen (Interleukin-10). Es ist bekannt, dass Interleukin-4 in Zusammenhang mit Vakzinierungen eine Immunität in die Th2 Richtung induziert, die sich in der Vergangenheit bei anderen Studien (ohne eine Vakzinierung) als protektiv gezeigt hat.
Die Ergebnisse zeigen, dass eine korneale Injektion mit inaktivierten Viren oder eine Verabreichung von gD Plasmiden erfolgreich gegen eine stromale Keratitis schützen kann. Die topische Gene Gun Behandlung ermöglichte dies mit sehr viel geringeren Zytokinplasmiden (1 µg) als dies bei bisherigen Behandlungen mit anderen Methoden erforderlich ist. Unsere Untersuchungen lassen auf einen Einstrom von APCs in die behandelte Hornhaut vermuten, deren Anwesenheit auch bei anderen Vakzinierungsmodellen entscheidend für den Erfolg waren.
Tatsächlich verstärkte GM-CSF-Plasmid-DNA, eine Plasmid welches
Granulozyten-Makrophagen stimulating Factor (GM-CSF) kodiert und die Reifung
von APCs induzieren kann und Interleukin-12, ein Zytokin was hauptsächlich
von APCs produziert wird und die Th1 Immunität induziert, den protektiven
Effekt von gD noch weiter.
Suppression der murinen Herpes-Simplex-Keratitis durch topische Verabreichung von Interleukin-10 Plasmid DNA
D. Bauer, S. Wasmuth, M. Lu, M. Roggendorf, K.-P. Steuhl, A. Heiligenhaus
Improvement of herpetic stromal keratitis with fumaric acid derivate isassociated with systemic induction of T helper 2 cytokines.
Clin Exp Immunol. 2005 Oct;142(1):180-7.
Heiligenhaus A, Li H, Schmitz A, Wasmuth S, Bauer D.
Influence of dimethylfumarate on experimental HSV-1 necrotizing keratitis.
Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2004 Oct;242(10):870-7. Epub 2004 Jul 6.
Heiligenhaus A, Li H, Wasmuth S, Bauer D.
Methylfumarate induzieren Interleukin-4 und -10 und bessern HSV-1-Keratitis bei BALB-c Mäusen
Heiligenhaus A., Li H., Wasmuth S., Bauer D.
Behandlung der HSV-1-induzierten experimentellen Chorioretinitis mit Antisense-Oligonukleotiden gegen TNF- α
Ziel des Versuchsvorhabens ist die
Etablierung eines Verfahrens zur gezielten Unterdrückung inflammatorischer
Zytokine in der Chorioidea und Retina. Die Versuche sollen im Tier (BALB/c-Mäuse)
durchgeführt werden. Mit Hilfe der verabreichten Antisense-Oligonukleotide
sollen die durch eine Herpes simplex Virus-Infektion induzierten
inflammatorischen Zytokine (TNF-α) gezielt an ihrer Produktion und
Sekretion in der Choriordea und Retina gehemmt werden. Auf diese Weise soll die
Ausbildung der Chorioretinitis, an deren Entwicklung dieses Zytokin zumindest
mitbeteiligt ist, verhindert werden. Die Wirksamkeit dieser Behandlung soll
klinisch und histologisch untersucht werden. In den infizierten Augen soll
mittels ELISA und semiquanititativer PCR die Produktion von Chemokinen (MCP-1
und RANTES) und von inflammatorischen Zytokinen (TNF-α) untersucht werden. Um Informationen über
den Einfluß auf die systemische adaptive Immunantwort zu gewinnen, sollen die
Hautreaktion vom verzögerten Typ (DTH, zelluläre Immunantwort) und die
virusneutralisierenden Antikörper (humorale Immunantwort) ermittelt werden. Um
einen möglichen nachteiligen Einfluß der TNF-α-Inhibitoren auf die Virusreplikation im
Auge zu mindern, soll ein Teil der Mäuse auch mit Acyclovir behandelt werden.
Pars-plana Vitrektomie, ILM-Peeling mit intravitrealer
Triamcinolongabe zur
Therapie des zystoiden Makulaödems bei Uveitis
Gutfleisch M, Spital G, Mingels A,
Pauleikhoff D, Lommatzsch A, Heiligenhaus A.
Increased Plasma Levels of soluble HLA-DR (sHLA-DR) in patients
with anterior
Uveitis (AU)
A. Neubert, V. Rebmann, K.-P. Steuhl, A.
Heiligenhaus, H. Grosse-Wilde
Prevalence of parvovirus B19-specific antibodies and of viral DNA in
patients
with endogenous uveitis.
Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2005
Oct;243(10):999-1004. Epub 2005 Oct 20.
Heinz C, Plentz A, Bauer D, Heiligenhaus A, Modrow
S.
