Investigation of the Effect of Mistletoe (Viscum album L.) Extract Iscador on the Proliferation and Apoptosis of Murine Thymocytes

Summary

Mistletoe (Viscum album L.) extracts (ME) have been shown to exhibit a bell-shaped curve of immunological efficacy and mistletoe lectins (MLs) were found to play an important role in this phenomenon. The aim of present in vivo study was to investigate the acute- and long-term effect of a standardized ME (Iscador^® M special) on thymocyte subpopulations and peripheral T cells using a murine (Balb/c) model. In thymus CD4– double negative (DN), CD4+CD8+ double positive (DP), CD4+ or CD8+ single positive T cells were determined 24 h after a single injection or following a long-term treatment (twice a week for 4 weeks) with three different dilutions of ME which are corresponding to 4.5 ng/ kg, 22.5 ng/kg and 112.5 ng/kg doses of MLs. The apoptosis of the thymocytes was also tested by flow cytometry using Annexin V and propidium iodide. 24 h after a single injection of ME only the lowest dose caused in the blood samples an elevated CD4+/CD8+ ratio and in thymus an enhanced proliferation of DN thymocytes indicating a similar bell-shaped curve of immunological efficacy. After a treatment for four weeks these responses were less intensive indicating that none of the three doses are immunologically optimal. Surprisingly, both in the acute and in the long-term trial only the lower doses induced significant enhancements in the ratio of apoptotic thymocytes. In addition, ME inhibited the dexamethasone (DX)-induced reduction of DN cell count in thymus, as well as the DX-induced decrease of CD4+/CD8+ ratio and CD4+ cell level in peripheral blood. These in vivo results suggest that investigation of thymocytes in vivo can be helpful in the immunological dose-finding since standardized ME is able to modulate the proliferation and apoptosis of thymocytes with a bell-shaped curve of efficacy. In addition, ME may act lymphoprotectively during DX treatment.

Zusammenfassung

Untersuchung der Wirkung von Mistel (Viscum album L.)-Extrakt Iscador auf die Proliferation und Apoptose von Mäusethymozyten / Glockenförmige Dosis-Wirkungs-Beziehung und Hilfe in der immunologischen Dosisfindung

Die immunmodulierende Wirkung von Mistel (Viscum album L.)-Extrakten (ME) zeigt eine glockenförmige Dosis-Wirkung-Beziehung, in der Mistellektine (MLs) eine entscheidende Rolle spielen. Das Ziel der vorliegenden In-vivo-Studie war die Untersuchung der Subpopulationen der Thymozyten und peripheren T-Zellen in einem Maus-Modell (Balb/c) bei einer akuten und einer 4-wöchigen Anwendung mit einem standardisierten ME (Iscador^® M Spezial). Drei verschiedene Verdünnungen von ME wurden appliziert, welche 4.5 ng/kg, 22.5 ng/kg und 112.5 ng/kg Dosierungen von MLs entsprechen. Neben der Bestimmung der CD4–CD8– doppelt negativen T-Zellen (DN), CD4+CD8+ doppelt positiven T-Zel-len (DP) sowie von einzelnen CD4+ oder CD8+ T-Zellen wurde die Apoptose der Thymozyten mit Durchflusszytometrie unter Benutzung von Annexin V und Propidiumjodid nachgewiesen. 24 h nach einer einmaligen Injektion der niedrigsten Dosierung erhöhte sich die Gesamtzahl der DN-Thymozyten signifikant im Thymus und das CD4/CD8-Verhältnis in den Blutproben, was auf eine glockenförmige Dosis-Wirkungs-Beziehung hinweist. In der Langzeitstudie waren diese immunologischen Reaktionen auch signifikant, aber weniger ausgeprägt, was vermuten läßt, dass keine der applizierten Dosierungen immunologisch optimal ist. Überraschenderweise induzierten sowohl in der akuten als auch in der Langzeitstudie nur die niedrigeren ME-Dosierungen

eine Zunahme der apoptotischen Thymozyten. ME hemmte die durch Dexamethason (DX) hervorgerufene Reduktion der DN-Zellenzahl im Thymus sowie das die DX-induzierte Verringerung des CD4/ CD8-Verhältnisses und CD4–Zellspiegels im peripheren Blut. Diese in vivo gewonnenen Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Untersuchung der Thymozyten in vivo in der immunologischen Dosisfindung eines standardisierten Mistelextrakts behilflich sein kann. ME kann die Proliferation und Apoptose von Thymozyten mit einer glockenförmigen Dosis-Wirkung-Beziehung modulieren. Er besitzt eine lymphoprotektive Wirkung während einer DX-Behandlung.

Key words

Glucocorticoids - Iscador^® - Mistletoe extract - Thymocytes, apoptosis, proliferation - Viscum album L.