Different mechanisms underlie the effects of acute and long-term inhibition of nitric oxide synthases in antigen-induced pulmonary eosinophil recruitment in BALB/C mice

Nitric oxide synthase (NOS) inhibitors are largely used to evaluate the NO contribution to pulmonary allergy, but contrasting data have been reported. In this study, pharmacological, biochemical and pharmacokinetic assays were performed to compare the effects of acute and long-term treatment of BALB/C mice with the non-selective NOS inhibitor L-NAME in ovalbumin (OVA)-challenged mice. Acute L-NAME treatment (50 mg/kg, gavage) significantly reduced the eosinophil number in bronchoalveolar lavage fluid (BALF). The inducible NOS (iNOS) inhibitor aminoguanidine (20 mg/kg/day in the drinking water) also significantly reduced the eosinophil number in BALF In contrast, 3-week L-NAME treatment (50 and 150 mg/kg/day in the drinking water) significantly increased the pulmonary eosinophil influx. The constitutive NOS (cNOS) activity in brain and lungs was reduced by both acute and 3-week L-NAME treatments. The pulmonary iNOS activity was reduced by acute L-NAME (or aminoguanidine), but unaffected by 3-week L-NAME treatment. Acute L-NAME (or aminoguanidine) treatment was more efficient to reduce the NO(x) levels compared with 3-week L-NAME treatment. The pharmacokinetic study revealed that L-NAME is not bioavailable when given orally. After acute L-NAME intake, serum concentrations of the metabolite N(omega)-nitro-L-arginine decreased from 30 min to 24 h. In the 3-week L-NAME treatment, the N(omega)-nitro-L-arginine concentration was close to the detection limit. In conclusion, 3-week treatment with L-NAME yields low serum N(omega)-nitro-L-arginine concentrations, causing preferential inhibition of cNOS activity. Therefore, eosinophil influx potentiation by 3-week L-NAME treatment may reflect removal of protective cNOS-derived NO, with no interference on the ongoing inflammation due to iNOS-derived NO. (c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Endothelin A receptor antagonist modulates lymphocyte and eosinophil infiltration, hyperreactivity and mucus in murine asthma

Levels of endothelins are particularly high in the lung, and there is evidence that these peptides are involved in asthma. Asthma is a chronic inflammatory disease associated with lymphocyte infiltration. In the present study, we used a murine model of asthma to investigate the role of endothelins in lymphocyte and eosinophil infiltration into the airway hyperreactivity and mucus secretion. Sensitized C57B1/6 mice were treated with endothelin ET(A) receptor antagonist (BQ123) or endothelin ET(B) receptor antagonist (BQ788) 30 min before an antigen aerosol challenge. After 24 h, dose response curves to methacholine were performed in isolated lungs, FACS analysis of lymphocytes and eosinophil counts were performed in bronchoalveolar lavage fluid and mucus index was determined by histopathology. In sensitized and antigen-challenged mice there is a marked increase in the T CD(4)(+), T CD(8)(+), B220(+), T gamma delta(+) and NK1.1(+) lymphocyte subsets. Treatment with BQ123 further increased these cell populations. The number of eosinophils, airway hyperreactivity and mucus were all reduced by BQ123 treatment. The BQ788 had no significant effect on the parameters analyzed. Treatment with BQ123 reduced the endothelin concentration in lung homogenates, suggesting that endothelins exert a positive feedback on their synthesis. We show here that in murine asthma the ET(A) receptor antagonist up-regulates lymphocyte infiltration and reduces eosinophils, hyperreactivity and mucus. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

O escarro induzido no diagnóstico das doenças pulmonares em pacientes positivos ao vírus da imunodeficiência humana

A indução de escarro é uma técnica utilizada amplamente para monitorar a inflamação de vias aéreas, porém sua importância como ferramenta diagnóstica de doenças pulmonares em pacientes imunocomprometidos ainda necessita de melhor definição. Com o objetivo de determinar o seu rendimento no diagnóstico das doenças pulmonares em pacientes positivos ao HIV, no período de janeiro de 2001 a setembro de 2002, foram avaliados todos os pacientes com idade superior a 14 anos, infectados com o vírus da imunodeficiência humana, admitidos no Hospital Nereu Ramos (Florianópolis – Santa Catarina – Brasil). Foram incluídos no estudo aqueles indivíduos que apresentavam manifestações clínicas do aparelho respiratório há pelo menos 7 dias, associadas, ou não, a sinais radiológicos de doença pulmonar. Também foram incluídos indivíduos assintomáticos do ponto de vista respiratório, mas que apresentavam alterações no radiograma de tórax. Todos os pacientes foram submetidos à avaliação clínica, radiológica e laboratorial e realizaram a indução de escarro, seguida pela broncofibroscopia, lavado broncoalveolar e biópsia pulmonar transbrônquica. As amostras obtidas foram processadas para bacterioscopia pelo método de Gram e Ziehl-Neelsen, cultura quantitativa para bactérias, exame micológico direto, cultura para micobactérias e fungos, pesquisa de citomegalovírus e Pneumocystis jiroveci, bem como celularidade total e diferencial. De um total de 547 pacientes, 54 com idade média de 35,7 anos foram incluídos no estudo. Destes, 79,6% pertencentes ao sexo masculino e 85,2% caucasianos. A contagem média de linfócitos TCD4+ foi de 124,8/mm3. O padrão radiológico mais comum foi o intersticial (44,4%). A pesquisa de agente etiológico resultou negativa em 7 pacientes, sendo que nos 47 casos restantes foram isolados 60 agentes. Dentre os agentes isolados, 46,7% foram P. jiroveci; 33,5% bactérias piogênicas e 16,7% M. tuberculosis. O escarro induzido apresentou sensibilidade de 57,5%, especificidade de 42,9%, valor preditivo positivo de 87,1%, valor preditivo negativo de 13,0% e acurácia de 55,6%. Estes resultados sugerem que, nesta população, a análise do escarro induzido é um procedimento simples, seguro e com bom rendimento diagnóstico.

Allergic asthma exhaled breath metabolome: a challenge for comprehensive two-dimensional gas chromatography

Allergic asthma represents an important public health issue, most common in the paediatric population, characterized by airway inflammation that may lead to changes in volatiles secreted via the lungs. Thus, exhaled breath has potential to be a matrix with relevant metabolomic information to characterize this disease. Progress in biochemistry, health sciences and related areas depends on instrumental advances, and a high throughput and sensitive equipment such as comprehensive two-dimensional gas chromatography–time of flight mass spectrometry (GC × GC–ToFMS) was considered. GC × GC–ToFMS application in the analysis of the exhaled breath of 32 children with allergic asthma, from which 10 had also allergic rhinitis, and 27 control children allowed the identification of several hundreds of compounds belonging to different chemical families. Multivariate analysis, using Partial Least Squares-Discriminant Analysis in tandem with Monte Carlo Cross Validation was performed to assess the predictive power and to help the interpretation of recovered compounds possibly linked to oxidative stress, inflammation processes or other cellular processes that may characterize asthma. The results suggest that the model is robust, considering the high classification rate, sensitivity, and specificity. A pattern of six compounds belonging to the alkanes characterized the asthmatic population: nonane, 2,2,4,6,6-pentamethylheptane, decane, 3,6-dimethyldecane, dodecane, and tetradecane. To explore future clinical applications, and considering the future role of molecular-based methodologies, a compound set was established to rapid access of information from exhaled breath, reducing the time of data processing, and thus, becoming more expedite method for the clinical purposes.

Systemic response induced by Scorpaena plumieri fish venom initiates acute lung injury in mice

Scorpaena plumieri venomous fish inflicted severe injuries in humans characterized by systemic effects and cardiovascular abnormalities. Although cardiotoxic and hypotensive effects induced in rats by this venom have been studied, little is known about their effect on bronchial epithelial permeability and airway inflammation in mice. The primary goal of this study was to determine whether the intraplantar or intraperitoneal injection of S. plumieri venom results in systemic response, and whether this event initiates acute lung injure. We found that BALB/c mice developed neutrophilic infiltrates, areas of lung hemorrhage and alveolar macrophage activation within 24 h after injection with S. plumieri venom. These histopathological changes were associated with an early increase in BAL fluid protein and early induction of cytokines, chemokines and matrix metaloproteinases, followed by a later increase in BAL fluid neutrophils. These findings provide clear evidence that the injection of S. plumieri venom in footpad or peritoneal cavity of mice results in venom deposition in the airway and initiates a sustained inflammatory response in the lungs. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

CXCL12 estimula fibroblastos pulmonares a produzir CCL3, CXCL2, LTB4 e LTC4 via p38, MEK1/2, PI-3K e JNK

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Glucocorticoid and Estrogen Receptors Are Reduced in Mitochondria of Lung Epithelial Cells in Asthma

Mitochondrial glucocorticoid (mtGR) and estrogen (mtER) receptors participate in the coordination of the cell's energy requirement and in the mitochondrial oxidative phosphorylation enzyme (OXPHOS) biosynthesis, affecting reactive oxygen species (ROS) generation and induction of apoptosis. Although activation of mtGR and mtER is known to trigger anti-inflammatory signals, little information exists on the presence of these receptors in lung tissue and their role in respiratory physiology and disease. Using a mouse model of allergic airway inflammation disease and applying confocal microscopy, subcellular fractionation, and Western blot analysis we showed mitochondrial localization of GR alpha and ER beta in lung tissue. Allergic airway inflammation caused reduction in mtGR alpha, mtER beta, and OXPHOS enzyme biosynthesis in lung cells mitochondria and particularly in bronchial epithelial cells mitochondria, which was accompanied by decrease in lung mitochondrial mass and induction of apoptosis. Confirmation and validation of the reduction of the mitochondrial receptors in lung epithelial cells in human asthma was achieved by analyzing autopsies from fatal asthma cases. The presence of the mitochondrial GR alpha and ER beta in lung tissue cells and especially their reduction in bronchial epithelial cells during allergic airway inflammation suggests a crucial role of these receptors in the regulation of mitochondrial function in asthma, implicating their involvement in the pathophysiology of the disease.

Suppression of Inflammatory Cytokine Secretion by an NF-kappa B Inhibitor DHMEQ in Nasal Polyps Fibroblasts

Background: NF-kappa B is an essential transcription factor strongly associated to inflammatory response in chronic rhinosinusitis with nasal polyps (CRSwNP). DHMEQ is a NF-kappa B inhibitor that has been previously described with a greatpotential indecreasing inflammation in diseases other than CRSwNP. The aim of study isto evaluate the ability of DHMEQ to reducethe inflammatory recruiters on CRSwNP and to compare its anti-inflammatory profile as a single-agent or in association with fluticasone propionate (FP). Methods: nasal polyp fibroblasts were cultured in TNF-alpha enriched media. Cells were submitted to three different concentrations (1, 10 and 100nM) of either FP, DHMEQ or both. Inflammatory response was accessed by VCAM-1, ICAM-1 and RANTES expression (by RTQ-PCR) and protein levels by ELISA. Nuclear translocation of NF-kappa B was also evaluated. Results: both FP and DHMEQ inhibited inflammatory recruiters' production and NF-kappa B nuclear translocation. Interestingly, the anti-inflammatory effect from the association steroids plus DHMEQ was more intense than of each drug in separate. Conclusion: DHMEQ seems efficient in modulating the inflammatory process in CRSwNP. The synergic anti-inflammatory effect of DHMEQ and steroids may be a promising strategy to be explored, particularly in the setting of steroid-resistant NP. Copyright (c) 2012 S. Karger AG, Basel

Toll-like receptors 2, 3 and 4 and thymic stromal lymphopoietin expression in fatal asthma

Background Airway inflammation in asthma involves innate immune responses. Toll-like receptors (TLRs) and thymic stromal lymphopoietin (TSLP) are thought to be involved in airway inflammation, but their expression in asthmatics both large and small airways has not been investigated. Objective To analyse the expression of TLR2, TLR3, TLR4 and TSLP in large and small airways of asthmatics and compare their expression in smoking and non-smoking asthmatics; to investigate whether TLR expression is associated with eosinophilic or neutrophilic airway inflammation and with Mycoplasma pneumoniae and Chlamydophila pneumoniae infection. Methods Using immunohistochemistry and image analysis, we investigated TLR2, TLR3, TLR4 and TSLP expression in large and small airways of 24 victims of fatal asthma, FA, (13 non-smokers, 11 smokers) and nine deceased control subjects (DCtrl). TLRs were also measured in 18 mild asthmatics (MA) and 12 healthy controls (HCtrl). M. pneumoniae and C. pneumoniae in autopsy lung tissue were analysed using real-time polymerase chain reaction. Airway eosinophils and neutrophils were measured in all subjects. Results Fatal asthma patients had higher TLR2 in the epithelial and outer layers of large and small airways compared with DCtrls. Smoking asthmatics had lower TLR2 levels in the inner and outer layers of the small airways than non-smoking asthmatics. TSLP was increased in the epithelial and outer layers of the large airways of FA. FA patients had greater TLR3 expression in the outer layer of large airways and greater TLR4 expression in the outer layer of small airways. Eosinophilic airway inflammation was associated with TLR expression in the epithelium of FA. No bacterial DNA was detected in FA or DCtrls. MA and HCtrls had only a small difference in TLR3 expression. Conclusions and Clinical Relevance Increased expression of TLR 2, 3 and 4 and TSLP in fatal asthma may contribute to the acute inflammation surrounding asthma deaths.

PPAR-gamma agonists, mainly 15d-PGJ(2), reduce eosinophil recruitment following allergen challenge

We evaluate the immunomodulation of Peroxisome proliferator-activated receptor-gamma (PPAR-gamma) agonists 15d-PGJ(2) and rosiglitazone (RGZ) in a model of chronic eosinophilia. 15d-PGJ(2) and RGZ significantly reduce eosinophil migration into the peritoneal cavity and down-regulate the eosinopoiesis. The synthesis of IL-5 was decreased after the treatment with 15d-PGJ(2) and RGZ corroborating with the eosinophil migration inhibition. However, IgE was decreased only after the administration of 15d-PGJ(2) in part due to B-cell inhibition. We also observed a decrease in the synthesis of IL-33, IL-17 and IL-23, suggesting that besides the modulation of Th2 pattern, there is a modulation via IL-23 and IL-17 suggesting a role of these cytokines in the eosinophil recruitment. In fact IL-17(-1-) mice failed to develop an eosinophilic response. Altogether, the results showed that PPAR-gamma agonists mainly 15d-PGJ(2), have therapeutic efficacy in eosinophil-induced diseases with an alternative mechanism of control, via IL-23/IL-17 and IL-33. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

Biomarkers in chronic obstructive pulmonary diseases. Clinical and functional correlations.

Asthma and chronic obstructive pulmonary disease (COPD) are two distinct lung diseases with distinctive clinical and inflammatory features. A proportion of asthmatic patients experience a fixed airflow obstruction that persists despite optimal pharmacologic treatment for reasons that are still largely unknown. We found that patients with asthma and COPD sharing a similar fixed airflow obstruction have an increased lung function decline and frequency of exacerbations. Nevertheless, the decline in lung function is associated with specific features of the underlying inflammation. Airway inflammation increases during asthma exacerbation and disease severity. Less is known about the correlations between symptoms and airway inflammation in COPD patients. We found that there is no correlation between symptoms and lung function in COPD patients. Nevertheless symptoms changes are associated with specific inflammatory changes: cough is associated with an increase of sputum neutrophils in COPD, dyspnoea is associated with an increase of eosinophils. The mechanisms of this correlation remain unknown. Neutrophils inflammation is associated with bacterial colonization in stable COPD. Is not known whether inhaled corticosteroids might facilitate bacterial colonization in COPD patients. We found that the use of inhaled corticosteroids in COPD patients is associated with an increase of airway bacterial load and with an increase of airway pathogen detection. Bacterial and viral infections are the main causes of COPD and asthma exacerbations. Impaired innate immune responses to rhinovirus infections have been described in adult patients with atopic asthma. Whether this impaired immune condition is present early in life and whether is modulated by a concomitant atopic condition is currently unknown. We found that deficient innate immune responses to rhinovirus infection are already present early in life in atopic patients without asthma and in asthmatic subjects. These findings generalize the scenario of increased susceptibility to viral infections to other Th2 oriented conditions.

Die Rolle der Mastzelle bei der Entstehung einer allergischen Atemwegserkrankung

In der vorliegenden Arbeit wurde die Rolle der Mastzelle und deren Mediatoren für die Entstehung einer allergischen Atemwegsentzündung untersucht. Anhand von zwei mastzelldefizienten Mausstämmen (C57BL/6-KitWsh/Wsh und WBB6FI-KitW/Wv), konnte gezeigt werden, dass Mastzellen an der Entstehung einer allergischen Entzündung und Atemwegsüberempfindlichkeit beteiligt sind. Durch die Rekonstitution von mastzelldefizienten Tieren mit aus Knochenmark gewonnenen Mastzellen (BMMC) von Wildtyp-Spendern konnte die wichtige Funktion der Mastzelle in diesem Model bestätigt werden. Überdies konnte durch die Rekonstitution mit TNF-defizienten BMMC eine wichtige Rolle für diesen mastzellproduzierten Mediator im allergischen Modell demonstriert werden. Weiterhin konnte die Arbeit zeigen, dass Mastzellen wichtig für die Migration von antigenbeladenen Dendritischen Zellen aus der Lunge in die regionalen Lymphknoten sind. Dieses stellt einen wichtigen Schritt für die Ausbildung einer lokalen allergischen Antwort dar. Im Gegensatz dazu war die Entstehung einer allergischen Atemwegserkrankung nach Transfer von in vitro generierten DC und Allergenprovokation nicht mastzellabhängig. Diese Ergebnisse zeigen, dass es auf die Wahl des Sensibilisierungs- und Provokationsmodels ankommt, um mastzellspezifische Effekte zu demonstrieren. Die vorliegende Arbeit zeigt die wichtige Rolle der Mastzelle und von mastzellproduziertem TNF bei der Ausbildung einer allergischen Entzündung der Atemwege. Die Mastzelle und deren Mediatoren stellen somit mögliche Ziele für die therapeutische Behandlung der allergischen Entzündung der Atemwege dar.

Die Rolle von Interleukin-22 bei Asthma bronchiale

Interleukin (IL)-22 ist ein Effektorzytokin, das von Zellen des Immunsystems produziert wird und auf Epithelzellen wirkt. Es nimmt eine duale Rolle ein, indem es abhängig vom Gewebe und Zytokinmilieu entweder entzündungsfördernden oder entzündungshemmenden Einfluss ausübt. Über seine Wirkung bei Asthma bronchiale ist bislang noch wenig bekannt. In der vorliegenden Arbeit konnten in einem murinen Modell der allergischen Atemwegsentzündung lymphoide Zellen des angeborenen Immunsystems als Hauptproduzenten für IL-22 detektiert werden, die bislang noch nicht im Zusammenhang mit Asthma bronchiale beschrieben wurden. Es konnte gezeigt werden, dass IL-22- defiziente Mäuse eine verstärkte Atemwegsentzündung entwickelten und sich die IL-22-Defizienz in diesem Modell entzündungsfördernd auf die induzierte Atemwegsentzündung auswirkte. Mit Hilfe einer murinen bronchialen Epithelzelllinie wurden die Mechanismen des IL-22 und die Expression Asthma-relevanter Mediatoren untersucht. Der beobachtete inhibierende IL-22-Effekt ließ sich mit Hilfe seines natürlichen Antagonisten IL-22BP neutralisieren. Diese entzündungshemmende Wirkung des IL-22 konnte ebenfalls in Wildtyp-Mäusen, denen rekombinantes IL-22 intratracheal verabreicht worden war, bestätigt werden.

Suppression des allergischen Asthmas durch regulatorische T-Zellen: Mechanismen und potenzielle therapeutische Ansätze

Das allergische Asthma ist eine weit verbreitete, immunologische Erkrankung, deren Prävalenz in den vergangenen 20 Jahren vor allem in industrialisierten Regionen drastisch zugenommen hat. Trotz intensiver Forschung und Entwicklung medikamentöser Therapien steigt die Zahl der Patienten stetig an. Charakteristisch für diese Erkrankung sind entzündliche Veränderungen in der Lunge, erhöhte Atemwegsüberempfindlichkeit (AHR), Mukusproduktion und in chronischen Fällen auch Atemwegsobstruktion. Bei der Entstehung des allergischen Asthmas wird ein anfälliges Individuum durch die Inhalation eines normalerweise unschädlichen, in der Umwelt vorkommenden Antigens (Allergen) sensibilisiert, wodurch im Körper eine eigentlich unangebrachte Immunreaktion in Gang gesetzt wird. CD4+ T-Lymphozyten und ganz besonders die Subpopulationen der T-Helfer 1 (Th1) und Th2 Zellen spielen in dem Prozess eine zentrale Rolle. Obwohl ein Großteil der Asthmatiker mit einer Atemwegseosinophilie und erhöhter Expression der Th2-typischen Zytokine IL-4 und IL-13 ein Th2-typisches Krankheitsbild aufweisen, wurden weitere Asthmaphänotypen identifiziert. Vornehmlich in Patienten, die an schwerem Asthma leiden, sind dominierende Neutrophilie und erhöhte Mengen IFN-γ in den Atemwegen nachweisbar, was auf eine Th1-gesteuerte Immunreaktion hindeutet. Eine effektive, heilende Therapie des Asthmas wurde bislang nicht entwickelt. Die Inhibition der T-Zellantwort etwa durch Applikation allergenspezifischer, regulatorischer T-Zellen (Tregs) gilt als ein vielversprechender, aber nicht vollständig erforschter Ansatz zur Kontrolle der Krankheitssymptome. In diesem Zusammenhang wurden in der vorliegenden Arbeit die Mechanismen und Effekte natürlich vorkommender CD4+CD25+Foxp3+ regulatorischer T-Zellen (nTregs) auf eine Th1 bzw. Th2-induzierte allergische Atemwegserkrankung untersucht. Anhand eines adoptiven Zelltransfermodells unter Einsatz lymphozytendefizienter Rag2-/- Mäuse konnte gezeigt werden, dass sowohl Th1 als auch Th2 Zellen, kombiniert mit mehrfacher, inhalativer Allergenprovokation, eine erhöhte AHR induzieren. Während der Transfer allergenspezifischer Th2 Zellen eine Eosinophilie in der bronchoalveolären Lavage (BAL) und vermehrte Mukusproduktion in den Atemwegen hervorrief, war in Th1-transferierten Tieren zwar eine massive Infiltration neutrophiler Granulozyten zu beobachten, eine Becherzellmetaplasie mit vermehrten, mukusproduzierenden Atemwegsepithelzellen blieb allerdings aus. In vitro und in vivo waren voraktivierte nTregs (preTregs) nur eingeschränkt in der Lage, die Th2-gesteuerte Atemwegserkrankung zu inhibieren. Im Gegensatz dazu konnten die Th1-Effektorfunktionen in vitro und die Th1-induzierte AHR und Atemwegsentzündung in vivo durch preTregs effektiv gehemmt werden, was auf eine unterschiedliche Empfindlichkeit der Th-Subpopulationen weist. Innerhalb der nTreg-vermittelten Suppression wird der sekundäre Botenstoff cAMP auf die zu supprimierende Zelle übertragen und führt zur Hemmung von Proliferation und Zytokinproduktion. Dass dieser Mechanismus nicht nur in vitro, sondern auch in der Suppression der Th2-gesteuerten allergischen Atemwegserkrankung eine Rolle spielt, konnte durch die Störung des intrazellulären cAMP-Abbaus mittels PDE4-Inhibitoren verdeutlicht werden. Sowohl die prophylaktische, als auch die therapeutische Applikation der PDE4-Inhibitoren verstärkte den regulativen Effekt der nTregs auf AHR und Entzündung, korrelierend mit erhöhten, zytosolischen cAMP-Konzentrationen in den Th2 Zellen der Lunge. Trotz des Fortschritts in der Isolation und In vitro-Expansion humaner nTregs ist die Ausbeute an Zellen äußerst limitiert und die Übertragbarkeit größerer Zellmengen nicht zuletzt aufgrund von hohem Kontaminationsrisiko während mehrtägiger In vitro-Expansion fragwürdig. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass eine Behandlung mit dem PDE4-Inhibitor die suppressive Kapazität der allergenspezifischen nTregs deutlich erhöhte. Den nTreg-vermittelten Suppressionsmechanismus durch den Einsatz von Pharmazeutika zu unterstützen bietet einen viel versprechenden und realistischen Ansatz zur Therapie des allergischen Asthmas.

Inhibition allergenspezifischer Immunantworten im Mausmodell der Typ-I Allergie nach biolistischer Vakzinierung mit allergenkodierenden Plasmiden in Kombination mit für immunmodulatorische Moleküle kodierender Plasmid-DNA

Die Induktion von Toleranz spielt bei der Inhibition allergischer Immunreaktionen eine wichtige Rolle. Hierbei ist die Induktion regulatorischer T Zellen (Treg) von großer Bedeutung. Da zu einer erfolgreichen Behandlung von allergischen Erkrankungen bisher nur wenige Therapiemöglichkeiten zur Verfügung stehen wie die spezifische Immuntherapie (SIT), die allerdings nicht immer zum Erfolg führt, ist es wichtig neue Therapieformen zu entwickeln. rnIn dieser Arbeit wurde daher die biolistische DNA-Immunisierung mit Kombinations-Vakzinen bestehend aus einem allergenkodierenden Plasmid (βGalaktosidase (βGal)) in Kombination mit einem Plasmid, welches für ein immunmodulatorisches Molekül kodiert (Indolamin-2,3-Dioxygenase (IDO), Transforming Growth Factor beta (TGF-β) oder Interleukin-10 (IL-10)), durchgeführt und im Mausmodell der allergeninduzierten IgE-vermittelten Atemwegsinflammation auf ihre Wirksamkeit untersucht. Die Expression des Allergens zusammen mit dem immunregulatorischen Molekül in transfizierten Dendritischen Zellen (DCs) sollte zu einer Induktion von Treg führen und somit eine Suppression der Immunantwort bewirken. rnIn den Versuchen wurde zunächst der Effekt einer Transgenexpression unter der Kontrolle des ubiquitären CMV-Promotors mit dem der Transgenexpression unter der Kontrolle des Fascin-Promotors, der eine Genxpression spezifisch in DCs erlaubt, verglichen. Hierbei stellte sich heraus, dass es wichtig ist die Expression des Antigens mit Hilfe des Fascin-Promotors auf DCs zu beschränken. Einzig in diesem Fall konnte nach der Vakzinierung ein inhibitorischer Effekt auf die Entwicklung einer Atemwegshyperreaktivität durch Expression des Immunmodulatoren IDO beobachtet werden. Es zeigte sich auch, dass es von Vorteil ist, wenn das immunregulatorische Molekül unter Verwendung des CMV-Promotors in allen transfizierten Zellen exprimiert wird. Dies bewirkt, dass IDO in ausreichenden Konzentrationen vorhanden ist. rnDie Expression von βGal unter der Kontrolle des Fascin-Promotors (pFascin-βGal) in Kombination mit der Expression der Moleküle IL-10, TGF-β oder IDO unter Kontrolle des CMV-Promotors (pCMV-IL-10, pCMV-TGFβ, pCMV-IDO) bewirkte eine Immunsupprimierung, die sich in einer inhibierten Produktion antigenspezifischer Antikörper, einer verminderten Zytokin-Produktion, einer reduzierten Induktion zytotoxischer T-Zellen und in einer Inhibition der allergeninduzierten Atemwegshyperreaktivität zeigte, im Vergleich zu einer Vakzinierung mit pFascin-βGal in Kombination mit einem Kontroll-Plasmid. Bei nachfolgender Proteinsensibilisierung blieben diese Effekte jedoch nicht bestehen. Einzig durch Vakzinierung mit IL-10-kodierenden Plasmiden konnte eine moderate Verminderung der Atemwegsreaktivität nachgewiesen werden. rnIn einem therapeutischen Modell der Atemwegsinflammation, in dem die Mäuse vor der DNA-Immunisierung mit dem Protein sensibilisiert wurden, wurde demonstriert, dass im Vergleich zu Mäusen, die nur mit dem Protein sensibilisiert wurden, eine DNA-Immunisierung mit pFascin-βGal aber auch mit pCMV-βGal einen inhibierenden Einfluss auf die Entwicklung einer Atemwegsinflammation hat. Eine weitere Reduktion der Atemwegsreaktivität durch eine kombinierte Vakzinierung mit pCMV-IDO wurde nur erreicht, wenn βGal unter der Kontrolle des Fascin-Promotors exprimiert wurde, nicht aber unter Kontrolle des CMV-Promotors.rn