Apoptose in humaner nicht-nekrotisierender stromaler Herpes-simplex-Keratitis[1] [2] [3]

 

 Buy Article Permissions and Reprints

Zusammenfassung

Hintergrund Die Herpes-simplex-Virus (HSV-1) bedingte stromale Keratitis ist eine immunologische Erkrankung. Vor kurzem wurde gezeigt, dass eine Infektion von Zellen mit HSV-1 eine Apoptose induziert. In der vorliegenden Studie untersuchten wir den apoptotischen Zelltod im Hornhautgewebe von Patienten mit HSV-1 stromaler Keratitis.

Patienten u. Methoden Das Hornhautgewebe von 6 Patienten mit nicht-nekrotisierender stromaler HSV-1-Keratitis wurde mit gesunden Hornhäuten verglichen. Hierzu wurden Paraffinschnitte histologisch untersucht und an Gefrierschnitten mit Hilfe einer Immunperoxidasefärbung das Vorhandensein von HSV-1, Fas- und FasLigand(FasL)-Antigenen ermittelt. Der Nachweis von Apoptose wurde mit dem TUNEL-Assay (TdT-mediated dUTP nick-end labeling) geführt.

Ergebnisse In den gesunden Hornhäuten konnte Fas in Epithelzellen, Keratozyten und Endothelzellen nachgewiesen werden. FasL war am Epithel und Endothel vorhanden. TUNEL-positive Zellen fanden sich dagegen nur in den oberflächlichen Epithelzellen. Im Gegensatz hierzu fanden sich Entzündungszellen und Narben in allen HSV-infizierten Hornhäuten. HSV-Antigen war nur in einer Gewebeprobe nachzuweisen. Apoptotische Zellen wurden in den entzündlichen Infiltraten und im Epithel gefunden. Fas war in allen Hornhautschichten und den Entzündungszellen vorhanden. Die FasL-Expression beschränkte sich auf die Entzündungsareale.

Schlussfolgerung Die Ergebnisse legen eine Beteiligung der Apoptose an der Pathogenese der herpetischen Keratitis nahe. Das Fas-FasL-System scheint an der Induktion von Apoptose beteiligt zu sein. Apoptose ist möglicherweise in die Depletion von Entzündungszellen in der Hornhaut involviert und begrenzt die Virusinvasion in das Auge.

Background Herpes simplex virus (HSV-1) stromal keratitis is an immune-mediated disease. Recently, it has been shown that infection of cells with HSV-1 induces apoptosis. In this study we investigated the presence of apoptotic cell death in keratectomy specimens from patients with HSV-1 stromal keratitis.

Patients and Methods Keratectomy specimens from six patients with HSV-1 non-necrotizing stromal keratitis were chosen and compared to healthy corneas. Paraffin sections were analyzed histologically and cryosections were studied by the immunoperoxidase technique for the presence of HSV-1, Fas and FasLigand (FasL) antigens. Apoptosis was assessed by TUNEL assay (TdT-mediated dUTP nick-end labeling).

Results In healthy corneas, Fas was detected in the epithelium, keratocytes and endothelium; FasL was present in the epithelium and endothelium; TUNEL-positive cells were only found in the superficial epithelial cells. In contrast, inflammatory cells and scars were found in all HSV-diseased corneas; HSV-1 antigen was detected in only one specimen. Cells within inflammatory infiltrations and epithelium were apoptotic. Fas was detected in all corneal cell layers and inflammatory cells. FasL was restricted to areas of inflammation.

Conclusions The data suggest that apoptosis plays a role in the pathogenesis of HSV keratitis. The Fas-FasL system appears to be involved in the induction of apoptosis. Apoptosis could be involved in the depletion of inflammatory cells in the cornea and may limit the extension of viral replication to the eye.

1 Manuskript erstmalig eingereicht am 31. 1. 00 und in der vorliegenden Form angenommen am 4. 4. 00.

2 Herrn Prof. Naumann zum 65. Geburtstag gewidmet.

3 Unterstützt durch DFG Stipendium He 1877/7-1 und Grimmke Stiftung.

Literatur

1 Manuskript erstmalig eingereicht am 31. 1. 00 und in der vorliegenden Form angenommen am 4. 4. 00.

2 Herrn Prof. Naumann zum 65. Geburtstag gewidmet.

3 Unterstützt durch DFG Stipendium He 1877/7-1 und Grimmke Stiftung.

• 01 Barron  B A, Gee  L, Hauck  W W, Kurinij  N, Dawson  C R, Jones  D B, Wilhelmus  K R, Kaufman  H E, Sugar  J, Hyndiuk  R A, Laibson  P R, Stulting  R D, Asbell  P A. A controlled trial of oral acyclovir for herpes simplex stromal keratitis.  Ophthalmology. 1994;  101 1871-1882
  Google Scholar
• 02 Cotter  T G, Al-Rubeai  M. Cell death (apoptosis) in cell culture systems.  Tibtech. 1995;  13 150-155
  Google Scholar
• 03 Golstein  P. Fas-based T cell-mediated cytotoxicity.  Curr Top Microbiol Immunol. 1995;  198 25-37
  Google Scholar
• 04 Griffith  T S, Brunner  T, Fletcher  S M, Green  D R, Ferguson  T A. Fas Ligand - induced apoptosis as a mechanism of immune privilege.  Science. 1995;  270 1189-1192
  Google Scholar
• 05 Griffith  T S, Yu  X, Herndon  J M, Green  D R, Ferguson  T A. CD95-induced apoptosis of lymphocytes in an immune privileged site induces immunological tolerance.  Immunity. 1996;  5 7-16
  Google Scholar
• 06 Holbach  L M, Font  R L, Naumann  G OH. Herpes simplex stromal and endothelial keratitis. Granulomatous cell reactions at the level of Descemet's membrane, the stroma, and Bowman's layer.  Ophthalmology. 1990;  97 1188-1193
  Google Scholar
• 07 Holbach  L M, Font  R L, Wilhelmus  K R. Recurrent herpes simplex keratitis with concurrent epithelial and stromal involvement.  Arch Ophthalmol. 1991;  109 692-695
  Google Scholar
• 08 Joseph  R M, Li  T. Overexpression of Bcl-2 or Bcl-X^L transgenes and photoreceptor degeneration.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 1996;  37 2434-2446
  Google Scholar
• 09 Koyama  A H, Adachi  A. Induction of apoptosis by herpes simplex virus type 1.  J Gen Virol. 1997;  78 2909-2912
  Google Scholar
• 10 Leopardi  R, Roizman  B. The herpes simplex virus major regulatory protein ICP4 blocks apoptosis induced by the virus or by hyperthermia.  Proc Natl Acad Sci USA. 1996;  93 9583-9587
  CrossrefPubMedGoogle Scholar
• 11 Nagata  S, Golstein  P. The Fas Death Factor.  Science. 1995;  267 1449-1456
  PubMedGoogle Scholar
• 12 Nakayasu  K. Stromal changes following removal of epithelium in rat cornea.  Jpn J Ophthalmol. 1988;  32 113-125
  PubMedGoogle Scholar
• 13 Ramshaw  IA, Ramsay  A J, Karupiah  G, Rolph  M S, Mahalingam  S, Ruby  J C. Cytokines and immunity to viral infections.  Immunol Rev. 1997;  159 119-135
  PubMedGoogle Scholar
• 14 Ren  H, Wilson  G. Apoptosis in the corneal epithelium.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 1996;  37 1017-1025
  PubMedGoogle Scholar
• 15 Streilein  J W. Unraveling immune privilege.  Science. 1995;  270 1158-1159
  PubMedGoogle Scholar
• 16 Streilein  J W, Dana  M R, Ksander  B R. Immunity causing blindness: five different paths to herpes stromal keratitis.  Immunol Today. 1997;  18 443-449
  CrossrefPubMedGoogle Scholar
• 17 Wilhelmus  K R, Gee  L, Hauck  W W, Kurinij  N, Dawson  C R, Jones  D B, Barron  B A, Kaufman  H E, Sugar  J, Hyndiuk  R A, Laibson  P R, Stulting  R D, Asbell  P A. A controlled trial of topical corticosteroids for herpes simplex stromal keratitis.  Ophthalmology. 1994;  101 1883-1896
  PubMedGoogle Scholar
• 18 Wilson  S E, He  Y G, Lloyd  S A. EGF, EGF receptor, Basic FGF, TGF beta-1, and IL-1 alpha mRNA in human corneal epithelial cells and stromal fibroblasts.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 1992;  33 1756-1765
  PubMedGoogle Scholar
• 19 Wilson  S E, He  Y G, Weng  J, Li  Q, McDowall  A W, Vital  M, Chwang  E L. Epithelial injury induces keratocyte apoptosis: hypothesized role for the inter-leukin-1 system in the modulation of corneal tissue organization and wound healing.  Exp Eye Res. 1996;  62 325-337
  CrossrefPubMedGoogle Scholar
• 20 Wilson  S E, Li  Q, Weng  J, Barry-Lane  P A, Jester  J V, Liang  Q, Wordinger  R J. The Fas-Fas Ligand system and other modulators of apoptosis in the cornea.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 1996;  37 1582-1592
  PubMedGoogle Scholar
• 21 Wilson  S E, Pedroza  L, Beuerman  R, Hill  J M. Herpes simplex virus type-1 infection of corneal epithelial cells induces apoptosis of the underlying keratocytes.  Exp Eye Res. 1997;  64 775-779
  CrossrefPubMedGoogle Scholar