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Auswirkung der Nitrierung von Allergenen und von nitriertem Polytyrosin auf die Entwicklung einer akut allergischen Atemwegsreaktion am Mausmodell
Zusammenfassung In den letzten Dekaden ist die Inzidenz allergischer Erkrankungen, wie dem Asthma bronchiale, vor allem in Industrienationen rapide angestiegen. Bei dieser chronischen Entzündung und Hyperreagibilität der Atemwege ist die Frühreaktion durch die IgE vermittelte Immunzellaktivierung u...
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| 1. Verfasser: | |
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| Beteiligte: | |
| Format: | Dissertation |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Philipps-Universität Marburg
2012
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| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | PDF-Volltext |
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| Zusammenfassung: | Zusammenfassung
In den letzten Dekaden ist die Inzidenz allergischer Erkrankungen, wie dem Asthma bronchiale, vor allem in Industrienationen rapide angestiegen. Bei dieser chronischen Entzündung und Hyperreagibilität der Atemwege ist die Frühreaktion durch die IgE vermittelte Immunzellaktivierung und Freisetzung proinflammatorischer Mediatoren charakterisiert. Sie imponiert klinisch als akute Bronchialobstruktion, bedingt durch rapides Anschwellen der Schleimhaut mit Schleimabsonderung und Kontraktion der glatten Muskulatur. Die Spätreaktion (2-24 h nach Beginn) wird durch die Aktivierung migrierter Leukozyten, insbesondere eosinophiler Granulozyten und eine erneute Welle proinflammatorischer und bronchokonstriktorischer Mediatoren verursacht. Verschiedene Risiken werden bei der multifaktoriellen Genese des Asthmas diskutiert. Die dabei bestehenden geographischen Inzidenzdiskrepanzen lassen auf einen Zusammenhang zwischen genetischen Gesellschaftsmustern und Umweltfaktoren schließen, den „Gene-environmental-Interactions“.
In der vorliegenden Arbeit wurden Auswirkungen verkehrsbedingter Abgasbelastung behandelt (Stichwort: Umwelthypothese). Der negative Einfluss oxidativen und nitrosativen Stresses auf die Aggravation oder Genese einer allergischen Atemwegs-erkrankung wurde bereits in zahlreichen epidemiologischen und tierexperimentellen Studien aufgezeigt. In den letzten Jahren erregte die Formation von Nitrotyrosin-Resten an Proteinen wissenschaftliches Interesse, da dieser Vorgang mit zahlreichen Organerkrankungen assoziiert wird. Sinkt das Redoxpotential der Atemwege im Verhältnis zur Belastung durch oxidative- und nitrosative Spezies, kann die hohe Rate der Nitrierungen zu Fehlfunktionen der Proteine/Enzyme führen. Bei Patienten mit entzündlichen Atemwegserkrankungen konnten ein konstant erhöhtes oxidatives Stresslevel sowie eine erhöhte Anzahl an Nitrotyrosin-Formationen im Respirationstrakt gemessen werden. Zudem kommt es in der Luft verkehrsreicher Gebiete bei hohen Ozon- und Stickstoffdioxidkonzentrationen zu effektiven Nitrierungen von Proteinen und Allergen, welche inhaliert werden und extrinsisch-asthmatische Reaktionen der Atemwege verschärfen oder hervorgerufen können.
Das Versuchsschema sah vor, Tiere des C57BL6- (n=228) und BALB/c-Stammes
(n=54) im akuten Asthmamodell mit nitrierten und nicht nitrierten Allergenen (Ovalbumin (OVA bzw. nOVA) und Keyhole Limpet Hemocyanin (KLH bzw. nKLH)) zu behandeln. Drei zentrale Hypothesen wurden aufgestellt:
Die Nitrierung von Allergenen potenziert ihre akut-entzündliche Wirkung auf die Atemwege.
Nach Sensibilisierung auf ein bestimmtes nitriertes Allergen, reagieren Individuen auch gegen ein anderes nitriertes Allergen, sodass es zu Kreuzreaktionen kommt.
Die Behandlung von BALB/c-Tieren mit der nitrierten Aminosäure Polytyrosin (nPT) führt zu einer allergisch-entzündlichen Reaktion.
Zur Klärung der Hypothesen wurden den jeweils vierwöchigen Sensibilisierungs- und Provokationsschemata verschiedene Untersuchungen angeschlossen (Versuchs-zeitraum: 2008 - 2011). Besonders aufschlussreich verliefen hierbei die Untersuchung der bronchoalveolären Lavageflüssigkeit (Zellzahl, Zellpopulation, Proteingehalt) sowie die Analysen der histologischen Lungenpräparate. Die strukturellen und zellu-lären Veränderungen ließen insbesondere bei den Versuchsgruppen nOVA/nOVA, nKLH/nKLH und auch bei nOVA/nKLH-Tieren des C57BL6- und BALB/c-Stammes allergisch-entzündliche Reaktionen erkennen. Weiterhin wurden Typ-II-Pneumozyten aus den Lungen gewonnen, um daraus Proteine und RNA zu isolieren. Zentrale Enzyme des antioxidativen Glutathionsystems (Glutathionreduktase, Glutathion-peroxidase 3 und 4) konnten daraufhin sowohl in der Immunhistologie als auch bei den Western-Blots mit Typ-II-Zell-Proteinen detektiert werden. Die Versuchsgruppen zeigten gegenüber den Kontrollen zumeist Steigerungen der Enzymaktivitäten, welche sich in repräsentativen Bildern veranschaulichen ließen. Die RT-qPCR ermöglichte einen Einblick in die Expression der Enzyme. Auf dieser Ebene beobachtete man bei vielfach eine reaktive Down-Regulation im Vergleich zu den Kontrollen.
Anhand aller Ergebnisse konnte eine Verstärkung des allergischen Potentials durch Nitrierung (erste Hypothese) erstmals in vivo bestätigt werden. Nach Behandlung mit nitrierten Allergenen zeigten die Versuchstiere eine aggravierte allergisch-entzündliche pulmonale Reaktion, verglichen mit unveränderten Allergenen. Die zweite Hypothese (Kreuzreaktivität) konnte teilweise unterstützt werden, jedoch sind hierfür gezieltere Untersuchungen notwendig. Die dritte Hypothese konnte nicht gestützt werden: Bei den exemplarischen Versuchen mit nPT an BALB/c-Tieren ließen sich keine typisch allergischen Entzündungsreaktionen nachweisen. |
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| DOI: | 10.17192/z2013.0015 |