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Titel: Die Rolle der CDR-H3-Region in einem murinen Modell der chronisch allergischen Atemwegsentzündung
Autor: Preisser, Kathrin
Weitere Beteiligte: Maier, Rolf (Prof. Dr.)
Erscheinungsjahr: 2011
URI: https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2011/0571
DOI: https://doi.org/10.17192/z2011.0571
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2011-05712
DDC: 610 Medizin, Gesundheit
Titel(trans.): Role of the CDR-H3 region in a murine modell of chronic allergic airway inflammation

Dokument

Schlagwörter:
murine modell, Immunglobulin E, Atemwegsreagibilität, Allergisches Asthma, allergic asthma, BALB/c Maus, airway remodelling, airway hyperreagibility, CDR-H3-Region

Zusammenfassung:
Das allergische Asthma bronchiale ist eine chronisch-entzündliche Erkrankung der Atemwege, charakterisiert durch eine bronchiale Hyperreagibilität und eine variable Atemwegsobstruktion. Klinisch findet sich ein Symptomenkomplex aus Engegefühl über der Brust, Husten und Giemen. Die bestehende Atemwegsentzündung verursacht eine Atemwegshyperreagibilität auf verschiedene Stimuli. Zudem findet im fortgeschrittenen Krankheitsstadium ein morphologischer Umbauprozess der Atemwege statt, das so genannte „airway remodelling“. Nach symptomlosem Erstkontakt mit einem Allergen kann eine systemische Sensibilisierung des Organismus erfolgen. Bei erneutem Kontakt mit dem Allergen wird dieses von spezifischen, in der Sensibilisierungsphase gebildeteten Immunglobulin-E-Molekülen (IgE) erkannt und gebunden. Durch Mastzelldegranulation kommt es zu einer akuten Atemwegsentzündung mit den typischen klinischen Symptomen eines akuten Asthmaanfalls. Die chronische Atemwegsentzündung ist insbesondere gekennzeichnet durch das airway remodelling und die Atemwegsreagibilität. Ein zentraler Mechanismus in der allergischen Immunantwort ist die Interaktion des Allergens mit dem IgE. Die Spezifität des Antikörpers wird durch die klassische Antigenbindungsstelle bestimmt, in deren Zentrum sich die CDR-H3- Region (complementarity determining region der schweren Immunglobulinkette) befindet. Aus Vorarbeiten im murinen Modell der akuten Atemwegsentzündung ist bekannt, dass eine qualitativ veränderte CDR-H3-Region einen entscheidenden Einfluss auf die Ausprägung des allergischen Phänotyps nimmt. Es gibt jedoch auch Studien, die eine Interaktion von Antigenen als sogenannte Superantigene postulieren. Diese Superantigene interagieren mit den wenig variablen framework-Regionen der Antikörper und stellen somit potente Induktoren einer Immunantwort dar. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Rolle der CDR-H3-Region in einem murinen Modell der chronischen allergischen Atemwegsentzündung zu charakterisieren. Dazu wurden neben den Wildtyptieren (wt-Tiere) eine transgene Mauslinien mit qualitativ veränderter CDR-H3-Region untersucht. ∆D-id- Tiere besitzen eine CDR-H3-Region mit vorwiegend geladenen Aminosäuren. Die Versuchstiere wurden systemisch auf das Allergen Ovalbumin sensibilisiert. Durch aerosolische Allergen-Provokation wurde eine lokale allergische Entzündungsreaktion induziert. Als Kontrollen dienten nicht- sensibilisierte Mäuse des entsprechenden Genotyps. Es wurden die vier fundamentalen Aspekte des Asthma-Phänotyps charakterisiert: (i) die allergische Sensibilisierung, (ii) die allergische Atemwegsentzündung, (iii) die Atemwegsreagibilität und (iv) der irreversible Atemwegsumbau. Während sich in sensibilisierten ∆D-id-Tieren signifikant geringere Immunglobulin-Serumspiegel fanden als bei sensibilisierten wt-Tieren ließen sich bezüglich der eosinophilen Atemwegsentzündung und dem airway remodelling keine signifikanten Unterschiede zwischen ∆D-id- und wt-Tieren nachweisen. Interessante und vom akuten Modell abweichende Ergebnisse wurden bei der Atemwegsreagibilität gefunden. Sensibilisierte wt-Tiere zeigten eine deutlich erhöhte Atemwegsreagibilität auf den inhalativen Stimulus Methacholin im Vergleich zu nicht-sensibilisierten Tieren. Sensibilisierte ∆D-id-Tiere hingegen zeigten gegenüber den nicht-sensibilisierten ∆D-id-Tieren keine erhöhte Atemwegsreagibilität. Trotz systemischer Sensibilisierung und inhalativer Provokation mit OVA konnte in ∆D-id-Tieren keine Atemwegshyperreagibilität (AHR) induziert werden. Mit der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass eine qualitativ veränderte CDR-H3-Region einen entscheidenden Einfluss auf die Ausprägung der chronisch allergischen Atemwegsentzündung nimmt. Die allergische Sensibilisierung, gemessen an den Serum-IgE-Spiegeln, lässt sich durch die qualitativ veränderte CDR-H3-Region signifikant vermindern. Die AHR ist vollständig aufgehoben.

Summary:
Immunoglobuline E (IgE) is a central effector molecule in allergic immune responses. Bound to mast cells, IgE generates the immunological interface between allergen and immune system. It has been demonstrated that modifications of the classical antigen binding-site (CDR-H3) have significant impact on the asthma phenotype in a murine model of acute allergic airway inflammation. However, the airway hyperreactivity remained unaffected. Therefore, the objective of this study was to determine the impact of qualitative changes in the CDR-H3 in a chronic model of allergic asthma. Transgenic mice with preferentially charged CDR-H3 (ΔDid-mice) were sensitized to ovalbumin. Subsequently, chronic airway inflammation was induced by 22 consecutive challenges with aerosolic ovalbumin over a period of 104 days. ΔDid-mice were compared to wildtype mice (wt) and to non-sensitized controls. ΔDid- and wt mice showed a significant rise in total serum IgE during allergic sensitization. However, this rise was alleviated in ΔDid-mice. This attenuation was reflected in ovalbumin-specific IgE levels. In ΔDid-mice, the rise in allergen-specific IgE levels was reduced. Moreover, ΔDid-mice showed a diminished count of eosinophils in bronchoalveolar lavage fluids compared to wt. To assess lung function, head-out body plethysmography was used. Sensitized wt mice developed dose-dependent airway hyperresponsiveness to methacholine. In contrast, in ΔDid-mice the airway hyperresponsiveness was completely abolished. In conclusion, modifications of the CDR-H3-region significantly attenuate the asthma phenotype in a murine model of chronic allergic airway inflammation. The airway hyperreactivity even is prevented by a modification of the CDR-H3- region.


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