Abstract

Rheumatoide Arthritis (RA) ist eine schwächende, weltweit verbreitete Autoimmunerkrankung. Die Krankheit ist durch eine Entzündung der Synovialis gekennzeichnet, die zu Knorpel- und Knochenschäden führt. Die meisten konventionellen Medikamente, die zur Behandlung von RA eingesetzt werden, haben schwere Nebenwirkungen und sind recht teuer. Im Laufe der Jahre greifen immer mehr Patienten mit RA und anderen Immunstörungen auf komplementäre und alternative Medizin (CAM) zurück. Natürliche Pflanzenprodukte gehören zu den beliebtesten alternativen Behandlungsmethoden bei Entzündungs- und Immunstörungen. Diese pflanzlichen CAM gehören zu verschiedenen traditionellen Medizinsystemen, darunter die traditionelle chinesische Medizin, Kampo und die ayurvedische Medizin. In diesem Beitrag haben wir die wichtigsten immunologischen Signalwege skizziert, die an der Auslösung und Regulierung von Autoimmunarthritis beteiligt sind, und verschiedene pflanzliche Alternativmedizin beschrieben, die diese Immunwege wirksam modulieren können. Die meisten Informationen über die Wirkmechanismen pflanzlicher Produkte in den experimentellen Modellen der RA sind auch für Arthritispatienten relevant. Die Untersuchung immunologischer Signalwege in Verbindung mit der aufkommenden Anwendung von Genomik und Proteomik in der CAM-Forschung wird wahrscheinlich neue Einblicke in die Wirkungsmechanismen verschiedener CAM-Modalitäten liefern.

1. Pflanzliche CAM zur Behandlung von entzündlicher Autoimmunarthritis

Konventionelle (allopathische) entzündungshemmende Medikamente sind die Hauptstütze der Behandlung für eine Vielzahl von Immunstörungen, einschließlich rheumatoider Arthritis (RA). Die nichtsteroidalen Antirheumatika (NSAIDs) und Biologika (z. B. Antikörper gegen den Tumornekrosefaktor (TNF-α) und der TNF-α-Rezeptor als Lockvogel) stellen eine wichtige Gruppe dieser Medikamente dar. Die Verwendung dieser Medikamente ist jedoch mit schweren Nebenwirkungen verbunden, darunter gastrointestinale Blutungen und kardiovaskuläre Komplikationen. Aufgrund der Nebenwirkungen und der hohen Kosten herkömmlicher entzündungshemmender Medikamente greifen Patienten mit Arthritis zunehmend auf komplementär- und alternativmedizinische Behandlungsmethoden zurück. Über 36 % der Amerikaner verwenden jährlich CAM-Produkte für verschiedene Erkrankungen, und die Tendenz ist steigend. Traditionelle chinesische Medizin, ayurvedische Medizin, Kampo und Homöopathie gehören zu den wichtigsten natürlichen Produkten, die von den Patienten konsumiert werden. Trotz der zunehmenden Verwendung und Beliebtheit von CAM-Produkten in der westlichen Welt besteht eine der Hauptbeschränkungen ihrer Verwendung in den spärlichen Informationen über ihre Wirkungsmechanismen und der Objektivität bei der Bewertung ihrer Wirksamkeit. Dies ist auch einer der Hauptgründe für die Skepsis, die sowohl Laien als auch Fachleute gegenüber der Alternativmedizin empfinden. Es besteht daher ein Bedarf an fortgesetzten Studien zu den mechanistischen Aspekten der Wirkung von CAM-Produkten.

Eine Vielzahl von Krankheiten ist durch Entzündungen gekennzeichnet, die nicht nur durch fremde mikrobielle Antigene, sondern auch durch Selbstantigene ausgelöst werden können. Die Reaktion auf Selbstantigene führt zu einer Autoimmunentzündung. Wie die Infektionskrankheiten sind daher auch die Autoimmunkrankheiten (wie Multiple Sklerose (MS), Typ-1-Diabetes mellitus (T1D), RA und Atherosklerose) mit Entzündungen verbunden. In Anbetracht der Tatsache, dass Autoimmunkrankheiten auf ein dysreguliertes Immunsystem zurückzuführen sind, ist es unerlässlich, die immunologischen Grundlagen der therapeutischen Wirkung von CAM-Produkten gegen Autoimmunkrankheiten und andere Entzündungszustände zu untersuchen und zu entschlüsseln. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf die Immunmodulation von Autoimmunarthritis durch pflanzliche CAM-Produkte. Wir haben hier im Detail die adjuvante Arthritis (AA) (Abbildung 1) als prototypisches experimentelles Modell der RA beschrieben. Vom Konzept her sind die wichtigsten Immuneffektorwege in der AA weitgehend repräsentativ für verschiedene andere Tiermodelle der Arthritis, z. B. die Kollagen-induzierte Arthritis (CIA), die Streptokokken-Zellwand-induzierte Arthritis (SCWIA) und die Proteoglykan-induzierte Arthritis. Wir haben spezifische Immunmechanismen bei Arthritis herausgearbeitet, die durch eine Vielzahl von pflanzlichen Zubereitungen moduliert werden, die aus Pflanzen aus verschiedenen Regionen der Welt stammen (Tabelle 1 und Abbildungen 2 und 3). Zu diesen Immunmechanismen gehören die zellulären und humoralen Reaktionen, die Zytokinreaktion bzw. das Zytokingleichgewicht und die zelluläre Migration in das Zielorgan.

(a)

(b)

(a)
(b)

Abbildung 1

Experimentell-induzierte Adjuvans-Arthritis (AA) bei der Lewis-Ratte. (a) Arthritische Pfoten und (b) der Verlauf der Krankheit. AA wird durch subkutane Immunisierung mit hitzeabgetötetem M. tuberculosis H37Ra (1 mg/Ratte) ausgelöst. Die Phasen der AA sind wie folgt: Inkubation, Beginn, Höhepunkt und Erholung. Der Arthritic Score gibt den Schweregrad der Arthritis an. Jede Pfote wird auf einer Skala von 0 bis 4 eingestuft, und der Gesamtscore pro Ratte ergibt sich aus der Addition der Scores aller 4 Pfoten dieser Ratte .

Abbildung 2

Ein schematischer Überblick über die immunologischen Effektormechanismen, die die antiarthritische Wirkung verschiedener pflanzlicher CAM-Modalitäten vermitteln. Die pflanzlichen Produkte beeinflussen die Anzahl und/oder Aktivität spezifischer Immunmediatoren (z. B. T-Zellen, Antikörper, Zytokine und Chemokine), die wiederum die drei wichtigsten Immunwege steuern, die zu den bei Arthritis beobachteten pathologischen Schäden führen. Zu diesen Wegen gehören die zelluläre und humorale Immunantwort, die Zytokinantwort bzw. das Zytokingleichgewicht und die Zellmigration. Der Nettoeffekt dieser immunologischen Veränderungen, die durch die pflanzliche Behandlung ausgelöst werden, ist die Unterdrückung von Entzündungen und damit verbundenen arthritischen Prozessen. Die Namen und die geografische Herkunft spezifischer pflanzlicher Produkte, die diese Veränderungen hervorrufen, sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Abbildung 3

Kräuter-CAM kann in mehreren Schritten in die Pathogenese der Autoimmunarthritis eingreifen. Experimentelle Arthritis kann bei empfänglichen Nagerstämmen durch subkutane (s.c.), intradermale (i.d.) oder intraartikuläre Injektion eines Arthritogens (z.B. Mtb, Typ-II-Kollagen, Streptokokken-Zellwand usw.) ausgelöst werden. Die Antigene, die s.c. oder i.d. injiziert werden, gelangen in die drainierenden Lymphknoten, wo die Immunreaktionen unter Beteiligung der Antigen-präsentierenden Zellen, T-Zellen und B-Zellen eingeleitet werden. Die aktivierten Lymphozyten und andere Leukozyten wandern dann in die Gelenke und lösen über eine Vielzahl von löslichen Mediatoren, einschließlich proinflammatorischer Zytokine und Antikörper, eine arthritische Entzündung aus (Abbildung 1). Die pflanzliche CAM kann den Beginn und das Fortschreiten der entzündlichen Arthritis hemmen, indem sie mehrere am Krankheitsprozess beteiligte Signalwege beeinflusst. Spezifische Kräuter, die in bestimmte Immunwege eingreifen, sind in Tabelle 1 beschrieben.

Die oben genannten immunologischen Vorgänge in der Pathogenese der Arthritis bieten auch viele vielversprechende Ziele für therapeutische Interventionen (Abbildungen 2 und 3). Wir empfehlen, diese und andere maßgeschneiderte Immunparameter neben verschiedenen biochemischen und pharmakologischen Parametern für die Bewertung der Wirkmechanismen pflanzlicher CAM-Produkte zu testen. Die in Tabelle 1 aufgeführten pflanzlichen CAM sind repräsentativ für diejenigen, die auf die Modulation immunologischer Vorgänge getestet wurden, die zu ihrer antiarthritischen Aktivität in vivo in experimentellen Modellen der Arthritis beitragen. Es ist verständlich, dass es mehrere andere natürliche Produkte gibt, die eine antiarthritische Wirkung haben, deren Auswirkungen auf das Immunsystem jedoch noch nicht getestet wurden. In Anbetracht des Umfangs dieser Arbeit über die Immunmodulation haben wir die meisten dieser Produkte aus Tabelle 1 ausgeschlossen.

2. Rheumatoide Arthritis

RA ist weltweit verbreitet (0,8%) und betrifft alle Rassen. Frauen sind etwa dreimal so häufig betroffen wie Männer. Das Erkrankungsalter liegt zwischen den späten Zwanzigern und den frühen Fünfzigern, aber es gibt kein Alter, in dem die Krankheit nicht auftritt. Bei Kindern und jungen Erwachsenen manifestiert sich die Krankheit als juvenile chronische Arthritis (JCA). RA ist eine chronische Multisystemerkrankung, die durch eine anhaltende entzündliche Synovitis gekennzeichnet ist, die in der Regel die peripheren Gelenke in symmetrischer Verteilung betrifft. Die Entzündung der Synovialis kann, wenn sie unkontrolliert verläuft, zu Knorpelschäden, Knochenerosionen und Ankylose der betroffenen Gelenke führen. Zwillings- und Familienstudien deuten auf eine genetische Veranlagung für RA hin, und etwa 70 % der Patienten haben HLA-DR4- oder -DR1-Allele oder beide. Das genaue Ziel-Autoantigen für RA ist noch nicht identifiziert worden. Typ-II-Kollagen (CII), Aggrecan, Immunglobulinbindungsprotein (BiP) und Hitzeschockprotein 65 (Hsp65) gehören zu den Antigenen, die in die Pathogenese der RA einbezogen wurden. Wie bereits erwähnt, sind NSAIDS die Hauptstütze der Therapie für einen Großteil der Patienten mit RA. Aufgrund der unerwünschten Wirkungen, der hohen Kosten und der begrenzten Wirksamkeit dieser Medikamente bei vielen Patienten wird die Verwendung von Alternativmedizin bei RA-Patienten in den USA und anderen entwickelten Ländern immer beliebter.

3. Adjuvante Arthritis: Ein experimentelles Modell der RA

AA kann bei der Lewis-Ratte (RT.1) durch Immunisierung mit hitzeabgetötetem Mycobacterium tuberculosis (Mtb) (H37Ra) ausgelöst werden. Die Krankheit äußert sich als Entzündung der Pfoten einschließlich der Pfotengelenke. Die Pfotenentzündung betrifft vor allem die Knöchel, Handgelenke und kleinere Gelenke. Die arthritische Entzündung beginnt nach 8-10 Tagen, erreicht ihren Höhepunkt zwischen dem 15. und 17. Tag und erholt sich dann spontan und allmählich in den folgenden 12-15 Tagen (Abbildung 1). Die primäre Immunreaktion in den Pfotengelenken ist die Infiltration des Synovialgewebes mit mononukleären Zellen, die, wenn sie unkontrolliert ist, zu Knorpel- und Knochenschäden führen kann. Mykobakterielles hsp65 (Bhsp65) wurde in die Pathogenese von AA einbezogen. Nach der Mtb-Injektion wird Bhsp65 von den regionalen drainierenden Lymphknoten aufgenommen, wo Antigen-präsentierende Zellen (APCs) dieses Antigen verarbeiten und naiven T-Zellen präsentieren (Abbildung 3). Die T-Zellen, die spezifische Rezeptoren für Epitope in Bhsp65 tragen, werden dann aktiviert und vermehren sich. Diese Antigen-primierten T-Zellen verlassen dann die Lymphknoten und gelangen in den peripheren Blutkreislauf. Diese T-Zellen wandern dann aus den Blutgefäßen in das Zielorgan, das Gelenk, wo sie die Immunpathologie auslösen (Abbildung 3). Die AA der Ratte weist mehrere Gemeinsamkeiten mit der menschlichen RA auf und dient daher als hervorragendes Modell für die RA.

Das AA-Modell wurde ausgiebig für Studien zur Pathogenese der Autoimmunarthritis sowie für die Prüfung neuer natürlicher oder synthetischer antiarthritischer Therapeutika verwendet. Es hat sich gezeigt, dass eine Reihe von pflanzlichen CAM-Produkten den Schweregrad der Krankheit im AA-Modell der Ratte abschwächen (Tabelle 1). Diese Kräuter modulieren verschiedene immunologische Effektor- und Regulationswege (auf die weiter unten im Detail eingegangen wird), die am Krankheitsprozess beteiligt sind (Abbildungen 2 und 3). Ein weiteres Modell chronischer Entzündungen, die zu Knochenschwund führen, wurde ebenfalls eingesetzt, um die Rolle von Naturprodukten (z. B. grüner Tee) bei der Begrenzung von Knochenschäden und Knochenschwund, die mit chronischer Arthritis einhergehen, zu untersuchen.

4. Hitzeschockproteine (Hsps) dienen als Zielantigene bei Autoimmunarthritis

Hsps werden mit vielen Autoimmunerkrankungen wie RA, Morbus Crohn, MS und systemischem Lupus erythematodes (SLE) in Verbindung gebracht. Hsps können auch einen Schutz gegen Arthritis bewirken. Die meisten Hsps sind akute Stressreaktanten, die das Überleben der Zellen unter feindlichen Bedingungen sicherstellen. Sie sind auch molekulare Chaperone, die an der Proteinfaltung und anderen Funktionen zur Erhaltung der strukturellen Integrität anderer Proteine beteiligt sind. Ein T-Zell-Klon, der für die Lewis-Ratte arthritogen war, erwies sich als spezifisch für das Epitop 180-188 (p180-188) von Bhsp65. Bei Patienten mit juveniler chronischer Arthritis (JCA) gab es eine T-Zell-Reaktivität auf p180-188 von Bhsp65 sowie auf die teilweise homologe Determinante im Gelenkknorpel-Link-Protein. Die T-Zellen dieser Patienten zeigten auch eine signifikante Reaktion auf humanes hsp60 und Bhsp65, was die Bedeutung von Hsp65 als eines der wichtigsten Antigene bei der Pathogenese von Arthritis unterstreicht. Andere hsps, einschließlich hsp70 und hsp47, wurden ebenfalls in die Pathogenese der AA einbezogen. Ähnlichkeiten in der Immunantwort auf krankheitsbezogene Antigene in Nagetiermodellen und beim Menschen haben nützliche Einblicke in die Pathogenese der Krankheit geliefert.

Es wurde gezeigt, dass natürliche Pflanzenprodukte wie Flavonoide und Celastrol die zelluläre Expression von hsps verändern können. Diese Beobachtungen sind angesichts der beobachteten krankheitsschützenden Wirkung von Grüntee-Flavonoiden und dem Ethanolextrakt von Celastrus möglicherweise von Bedeutung. Die genaue mechanistische Verbindung zwischen diesen beiden Beobachtungen muss jedoch noch vollständig geklärt werden. In Bezug auf die Modulation der antigenspezifischen T-Zell-Reaktion auf hsps durch CAM-Modalitäten haben wir gezeigt, dass die Verfütterung der chinesischen Kräuterformel Huo Luo Xiao Ling (HLXL) dan an Lewis-Ratten die proliferative T-Zell-Reaktion auf Bhsp65 signifikant reduzierte, und dieser Effekt war mit einer Unterdrückung der Arthritis verbunden. Im Gegensatz dazu hatte die Fütterung von Ratten mit Grüntee-Extrakt oder Celastrus keinen Einfluss auf die proliferative Reaktion der T-Zellen auf Bhsp65, obwohl der Schweregrad der AA signifikant reduziert wurde. Wie weiter unten beschrieben, zeigten diese Ratten jedoch signifikante Veränderungen in der Zytokinreaktion auf Bhsp65, aber keine Veränderung in der T-Zellproliferation, was eine Dichotomie der beiden Immunparameter offenbart. Zur Unterstützung unserer Ergebnisse wurde berichtet, dass mehrere andere natürliche Produkte (z. B. Quercetin, Resveratrol, Kaempferol, Vineatrol) ebenfalls die proliferative Reaktion von Lymphozyten beeinflussen, wobei die meisten von ihnen zu einer Hemmung der proliferativen Reaktion führen. Berichtet wird auch über die Dissoziation zwischen Proliferation und Funktion von Lymphozyten, die Naturprodukten wie Kaemferol ausgesetzt sind.

5. CD4+CD25+ T-regulatorische Zellen (Treg) sind für die Selbsttoleranz und die Regulierung der Autoimmunität von entscheidender Bedeutung

Viele Arten von regulatorischen T-Zellen, einschließlich Th2, Th3, Treg, NKT-Zellen und Tr1, wurden beschrieben. Die jüngste Ergänzung der Gruppe der regulatorischen T-Zellen sind die CD4+CD25+ T-regulatorischen Zellen (Treg). Treg-Zellen haben sich in einer Reihe von experimentellen Modellen menschlicher Autoimmunerkrankungen als zentrale Kontrolleure der Autoimmunität erwiesen. In Tiermodellen kann die Therapie mit CD4+CD25+ T-Zellen durch adoptiven Zelltransfer eine Reihe von immunologischen Erkrankungen wie Diabetes, Colitis und Gastritis wirksam verzögern und unterdrücken. Im Gegensatz dazu führt die In-vivo-Depletion von Treg zu einer frühzeitigen Auslösung und/oder Verschlimmerung von Autoimmunarthritis sowie anderen Autoimmunerkrankungen.

Es gibt zwei verschiedene Arten von Tregs: die „natürlichen Tregs“, die sich im Thymus entwickeln, und die „adaptiven (induzierten) Tregs“, die sich in der Peripherie als Reaktion auf Antigenexposition entwickeln. Der Wirkungsmechanismus von Treg beinhaltet einen Zell-Zell-Kontakt zwischen Treg und den Responder-Zellen und erfordert eine Aktivierung von Treg über den T-Zell-Rezeptor (TCR). Es wurde vermutet, dass sezerniertes TGF-β und IL-10 die Unterdrückung durch Treg in vivo vermitteln.

Es gibt Hinweise auf eine wechselseitige Kontrolle der Differenzierung von T-Helfer 17 (Th17) und Treg. Die Differenzierung der proinflammatorischen und pathogenen Th17-Zellen wird durch die gleichzeitige Anwesenheit von TGF-β und IL-6 induziert, während die alleinige Anwesenheit von TGF-β die Bildung von Treg induziert, die den Transkriptionsfaktor Foxp3 exprimieren.

In den letzten 5-10 Jahren wurde zunehmend erkannt, wie wichtig die Bestimmung der Häufigkeit und der suppressiven Funktion von Treg für die Beurteilung des Autoimmunkrankheitsprozesses sowie für die Bewertung der Wirksamkeit von Therapeutika für verschiedene Autoimmunkrankheiten ist. Über Defekte der Tregs wurde bei RA berichtet, und diese verringerte Aktivität der Tregs kann nach einer erfolgreichen Therapie, z. B. mit Anti-TNF-α im Falle von RA, wiederhergestellt werden. Eine neuere Studie im Bereich der Transplantationsforschung hat gezeigt, dass dendritische Zellen, die mit Triptolid (gewonnen aus dem chinesischen Kraut Tripterygium wilfordii) behandelt wurden, die Expansion von Treg in vitro fördern. Es ist zu hoffen, dass die Bewertung der Treg-Anzahl und -Funktion regelmäßig in Studien zur Bestimmung der Wirkungsmechanismen verschiedener CAM-Modalitäten, einschließlich natürlicher Pflanzenprodukte, einbezogen wird. Wie oben beschrieben, gibt es neben den Treg-Zellen noch verschiedene andere Arten von regulatorischen T-Zellen. Es ist wahrscheinlich, dass verschiedene CAM-Modalitäten eine unterschiedliche Wirkung auf verschiedene Untergruppen von regulatorischen T-Zellen haben, so dass ein Produkt eine ausgeprägtere Wirkung auf Treg-Zellen haben kann, während ein anderes Produkt stattdessen eine größere Wirkung auf regulatorische Zellen vom Typ Th2 oder Tr1 haben kann.

6. Antikörper tragen zur Pathogenese der Autoimmunarthritis bei

Studien an einem Spontanmodell der Autoimmunarthritis haben die Bedeutung von Antikörpern bei der Vermittlung der Immunpathologie bei dieser Krankheit unterstrichen; die Pathologie wird von T-Zellen ausgelöst, dann aber durch Antikörper aufrechterhalten. Studien am CIA-Modell an Mäusen haben die Bedeutung von Antikörpern gegen Typ-II-Kollagen (CII) für den Krankheitsprozess eindeutig nachgewiesen. Derzeit gibt es jedoch nur wenige Informationen über die physiologische Rolle von Antikörpern gegen hsp65 bei AA. Die pathogene Wirkung von Anti-Bhsp65-Antikörpern bei AA wurde nicht offiziell ausgeschlossen. Vielmehr gibt es Hinweise aus Arbeiten anderer Forscher und von uns, die auf eine schützende Wirkung von Anti-Bhsp65-Antikörpern gegen AA hinweisen. In einer Studie wurde die AA-schützende Wirkung von Anti-Bhsp65-Antikörpern auf die Produktion von IL-10 aus mononukleären Zellen zurückgeführt.

Im CIA-Modell haben Extrakte aus grünem Tee, Granatapfel und Taxol gezeigt, dass sie Arthritis unterdrücken, und dieser Effekt war mit einer signifikanten Abnahme der Anti-CII-Antikörper verbunden. Eine ähnliche Wirkung auf den klinischen Krankheitsverlauf, die proinflammatorischen Zytokine und das Serum-IgG2a wurde in einer anderen Studie über CIA nach Behandlung mit Curcumin, einem Hauptbestandteil von Kurkuma, berichtet. Es wurde auch gezeigt, dass Kurkumaextrakt einen Schutz gegen Arthritis im Streptokokken-Zellwand-induzierten Arthritis-Modell der RA bewirkt. In einer unserer Studien, die auf dem AA-Modell basierte, beobachteten wir, dass die Verfütterung des polyphenolischen Extrakts von grünem Tee an Lewis-Ratten zu einer signifikanten Abnahme der Antikörperreaktion auf Bhsp65 führte. Ähnliche Ergebnisse wurden mit dem traditionellen chinesischen Arzneimittel HLXL erzielt, das eine Mischung aus 11 verschiedenen Kräutern ist. In beiden Fällen war der Rückgang der Antikörperreaktion mit einer entsprechenden Verringerung des Schweregrads der Arthritis verbunden. Allerdings bewirkten nicht alle von uns getesteten antiarthritischen Kräuter eine Abnahme der Antikörperreaktion auf Bhsp65. In einer anderen Studie beobachteten wir das Gegenteil, da die Verfütterung von Celastrus an Lewis-Ratten trotz einer signifikanten Unterdrückung der klinischen Arthritis zu einer erhöhten Anti-Bhsp65-Antikörperreaktion führte.

Wir verfügen derzeit nicht über zusätzliche Informationen, um die Unterschiede in den funktionellen Eigenschaften der Antikörperuntergruppen zu klären, die sich nach der Fütterung verschiedener Pflanzenprodukte überwiegend verändern. Wir gehen jedoch davon aus, dass die Anti-Bhsp65-Antikörper, die im Verlauf der AA bei Lewis-Ratten gebildet werden, zwei Hauptkategorien angehören: pathogen und protektiv. In diesem Zusammenhang vermuten wir, dass verschiedene Kräuter auf unterschiedliche Untergruppen von Antikörpern abzielen, so dass die Verringerung der klinischen Arthritis entweder mit der Unterdrückung pathogener Antikörper oder der Verstärkung schützender Antikörper oder mit beidem zusammenhängen könnte. Darüber hinaus könnten Untersuchungen von Antikörpermustern unter Verwendung eines Panels von Antigenen, die bei Arthritis und anderen Autoimmunkrankheiten anvisiert werden, nützliche Hinweise auf die Wirkung von CAM-Produkten auf den Krankheitsprozess liefern.

7. Regulierung der Autoimmunität durch das Gleichgewicht zwischen T-Helfern (Th1)- und Th2-Zytokinen

Die proinflammatorischen Zytokine TNF-α, IL-1β und IL-6, die von Makrophagen und anderen Immunzellen produziert werden, sind von entscheidender Bedeutung für die Entstehung und Ausbreitung von Arthritis. Unter den T-Zellen sezernieren die Th1-Zellen IFN-γ und TNF-α, während die gegenregulierenden Th2-Zellen IL-4, IL-5, IL-10 und IL-13 sezernieren. Th1-Zellen sind in erster Linie an der Pathogenese bestimmter organspezifischer Autoimmunerkrankungen beteiligt, während Th2-Zellen eine wichtige Rolle bei der systemischen Autoimmunität spielen. Die Rolle des Th1-Th2-Gleichgewichts bei der Regulierung der Autoimmunität wurde durch mehrere Tiermodellstudien bestätigt. Die Krankheitsanfälligkeit bzw. -resistenz und der Schutz vor der Krankheit sowie die Besserung der Krankheit bei RA-Patienten wurden mit einer Veränderung des Zytokin-Gleichgewichts hin zum Th2-Typ in Verbindung gebracht. Die Veränderung des Th1/Th2-Gleichgewichts könnte entweder durch einen Rückgang des proinflammatorischen Zytokins (z. B. IFN-γ) oder einen Anstieg des entzündungshemmenden Zytokins (z. B. IL-4/IL-10) oder beides erfolgen.

In einer Studie über CIA wurde gezeigt, dass die Aktivierung der Th2-Reaktion die IFN-γ-Produktion hemmt und den Schweregrad der Arthritis verringert. Andere Forscher berichteten über die Herabsetzung der CIA in Verbindung mit der Unterdrückung proinflammatorischer Zytokine (z. B. TNF-α, IL-1β und IL-6) durch die Behandlung von Mäusen mit Extrakten aus grünem Tee, Granatapfel oder Plectranthus amboinicus. Eine ähnliche Wirkung wurde in vitro mit Moutan-Rinde beobachtet. In drei separaten Studien mit AA unter Verwendung verschiedener natürlicher Pflanzenprodukte, nämlich Celastrus , grüner Tee und HLXL , haben wir beobachtet, dass jedes dieser drei pflanzlichen Produkte einen Schutz gegen AA in Verbindung mit einem veränderten Th1/Th2-Verhältnis bewirkt. Der letztgenannte Effekt war in erster Linie auf einen Anstieg von IL-10 zurückzuführen, während IFN-γ unverändert blieb. Rätselhafterweise wurde auch beobachtet, dass proinflammatorische Th1-Zytokine wie IFN-γ und TNF-α möglicherweise eine Doppelrolle als entzündliche und immunsuppressive Zytokine spielen. So wurde beispielsweise die Unterdrückung von Entzündungen durch IFN-γ bei AA beobachtet. Daher müssen pflanzliche CAM-induzierte Veränderungen des Spiegels bestimmter Zytokine mit Doppelfunktionen mit Vorsicht bewertet werden.

8. T-Helfer 17 (Th17)-Zellen vermitteln Entzündungen und Gewebeschäden bei Arthritis

Th17-Zellen sezernieren IL-17, das nachweislich an Entzündungs- und Autoimmunerkrankungen beteiligt ist. Die Th17-Untergruppe der T-Zellen unterscheidet sich von den Th1- und Th2-Zellen, und die Differenzierung der Th17-Zellen wird durch die gleichzeitige Exposition gegenüber TGF-β und IL-6 induziert. Der Transkriptionsfaktor, der für die Differenzierung von Th17-Zellen erforderlich ist, ist der Retinoic Acid-Related Orphan Receptor gamma-t (RORγt). IFN-γ, IL-2, IL-4 und IL-27 hemmen nachweislich die Aktivität von Th17-Zellen, während IL-21 und IL-23 für die klonale Expansion und Stabilisierung (Aufrechterhaltung) von Th17-Zellen wichtig sind. IL-17 wird mit der Entstehung von Autoimmunkrankheiten wie Arthritis in Verbindung gebracht. In der Synovialflüssigkeit von RA-Patienten wurden große Mengen von IL-17 nachgewiesen. Die in vivo-Blockade von IL-17 durch lösliche IL-17-Rezeptoren oder durch neutralisierende Anti-IL-17-Antikörper kann die Arthritis bei Nagetieren deutlich abschwächen. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Mäuse, denen IL-17 oder der IL-17-Rezeptor fehlt, resistent gegen die Induktion von CIA sind.

Im vorangegangenen Abschnitt haben wir die Ergebnisse unserer früheren Studien zusammengefasst, die zeigten, dass eine durch natürliche Pflanzenprodukte induzierte Verschiebung des Th1- zu Th2-Verhältnisses mit einer geringeren Schwere der AA bei Lewis-Ratten verbunden war. In zwei dieser Studien haben wir auch die IL-17-Reaktion getestet. Wichtig ist, dass die Fütterung von Ratten mit grünem Tee oder HLXL zu einer deutlichen Verringerung der IL-17-Reaktion führte. Die gleichzeitigen Veränderungen des Th1/Th2-Verhältnisses und der IL-17-Antwort gipfelten also in einer positiven antiarthritischen Wirkung von grünem Tee und HLXL.

9. Chemokine und Adhäsionsmoleküle steuern die Migration von Leukozyten in das Zielorgan bei Arthritis

Die Migration von Lymphozyten, Makrophagen und anderen Zellen aus dem Blut in die Gelenke wird durch bestimmte Interaktionen gesteuert, die durch Chemokine und Adhäsionsmoleküle vermittelt werden. Chemokine sind chemoattraktive Zytokine, die die Migration von Leukozyten aus dem Lumen der Blutgefäße in den Zielort der Entzündung in der Peripherie steuern. Die Expression von Chemokinen und ihren Rezeptoren wird durch Zytokine und andere Entzündungsmediatoren beeinflusst. Eine dysregulierte Expression von Chemokinen und/oder ihren Rezeptoren kann zu einer Immunpathologie führen. Die Blockierung oder Neutralisierung dieser Moleküle durch Antagonisten oder Antikörper wird für die Behandlung von Arthritis in experimentellen Modellen und bei RA-Patienten erforscht. Die Untersuchung des Expressionsniveaus verschiedener Chemokine und Adhäsionsmoleküle und die Blockade dieser Biomoleküle durch geeignete Reagenzien kann daher als wichtiges Instrument zur Bestimmung der Wirkungsmechanismen von CAM-Produkten mit antiarthritischer Wirkung dienen.

Es wurde berichtet, dass viele pflanzliche Produkte die Expression spezifischer Chemokine in verschiedenen Geweben modulieren, und viele dieser Chemokine sind auch für die Wanderung von Leukozyten in die Gelenke bei Arthritis relevant. In einer unserer Studien berichteten wir über eine einfache Methode zur Untersuchung der In-vivo-Migration von radioaktiv markierten Leukozyten in vivo. Wir zeigten auch einen klaren Zusammenhang zwischen der Kinetik der Leukozytenwanderung durch die Gelenke und der Anfälligkeit für AA. Die radioaktive Markierung kann bei Bedarf durch einen fluoreszierenden Farbstoff ersetzt werden, wenn solche Tests in Zukunft in CAM-Studien eingesetzt werden sollen.

10. Abschließende Bemerkungen

Diese Arbeit konzentriert sich auf zelluläre und humorale immunologische Effektormechanismen, die die Wirkung einer Vielzahl von pflanzlichen CAM zur Behandlung von experimenteller Autoimmunarthritis vermitteln. Naturprodukte können jedoch zur Unterdrückung von Entzündungen und arthritischen Prozessen beitragen, indem sie spezifische molekulare Mediatoren dieser Signalwege verändern. So wird beispielsweise die antiarthritische Wirkung verschiedener aus Naturprodukten gereinigter Verbindungen (Teepolyphenole, Boswelliasäure, Morin usw.) zum Teil auf ihre antioxidative Wirkung und ihre Wirkung auf den nuklearen Faktor-kB (NF-kB), die Cyclooxygenase-2 (COX-2), die 5-Lipoxygenase (5-LOX) und die Matrix-Metalloproteinasen (MMPs) zurückgeführt (Übersicht in ). Daher wäre es für künftige Studien über pflanzliche Produkte von Vorteil, Testparameter einzubeziehen, die pathologische, immunologische, biochemische und molekularbiologische Aspekte des Krankheitsprozesses umfassen. Im Hinblick auf immunologische Aspekte hoffen wir auf mehr CAM-Studien sowohl in vitro als auch in vivo zu den neueren Zytokinen (z. B. die IL-17/IL-23-Achse) und Treg. Darüber hinaus ist die Untersuchung der Genomik und Proteomik von CAM repräsentativ für mehrere moderne Forschungsinstrumente, deren Investition in die CAM-Forschung derzeit im Gange ist. Dies wiederum würde nicht nur die Tiefe und den Umfang der Untersuchungen in der CAM-Forschung verbessern, sondern auch eine Schnittstelle schaffen, an der CAM und konventionelle Medizin eine gemeinsame Basis für das Verständnis der Wirkungsmechanismen von therapeutischen Produkten und deren praktische Anwendung zum letztendlichen Nutzen der Patienten finden könnten. Es ist ziemlich schwierig, mit Sicherheit vorherzusagen, welche natürlichen Produkte oder Verbindungen sich als erfolgreiche Therapeutika für RA erweisen könnten. Auf der Grundlage der an Tiermodellen der RA erzielten Ergebnisse sowie der Beschreibung mehrerer immunologischer und molekularer Ziele der genannten pflanzlichen Produkte halten wir jedoch Tee-Polyphenole, Celastrol, Triptolide, Curcumin, Boswelliasäuren und HLXL für vielversprechende Kandidaten für weitere präklinische und klinische Versuche bei RA.

Danksagungen

Die Autoren danken Hua Yu, Ying-Hua Yang und Steva Komeh-Nkrumah für ihre hilfreiche Kritik und ihre Vorschläge sowie Siddaraju Nanjundaiah für seine Hilfe bei der Erstellung des Bildmaterials. Diese Arbeit wurde durch Zuschüsse (R01AT004321, P.I.: KDM, und PO1 AT002605, P.I.: BMB) des National Center for Complementary and Alternative Medicine, National Institutes of Health, Bethesda, MD, USA, unterstützt.