Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-4244
Authors: Böhm, Livia
Title: Evaluation zellulärer Mechanismen der allergen-spezifischen Immuntherapie in einem chronischen Modell der allergischen Atemwegsentzündung
Online publication date: 20-Jun-2014
Language: german
Abstract: Klinische Studien haben gezeigt, dass die allergenspezifische Immuntherapie (SIT) eine effektive Therapieoption für allergische Erkrankungen ist. Obwohl dieses Therapieverfahren seit über 100 Jahren existiert, sind die zugrunde liegenden Suppressionsmechanismen jedoch nicht vollständig verstanden. Bisher wird angenommen, dass der Behandlungserfolg der SIT auf einer Blockade durch allergenspezifische Antikörper, einer Verschiebung des Th1-Th2-Gleichgewichtes und/oder auf einer Suppression durch regulatorische T-Zellen (Tregs) basiert. Um die Effekte der SIT in einer chronischen Erkrankung in vivo untersuchen zu können, wurde in dieser Doktorarbeit ein Mausmodell für chronisches Asthma entwickelt, das die Situation im Menschen nach einer SIT nachahmt. rnDurch eine SIT war es möglich, allergeninduzierte Asthmasymptome wie Atemwegshyperreagibilität (AHR), Eosinophilie in der Lunge, IgE-Produktion und Atemwegsentzündung im Modell zu unterdrücken. Bemerkenswert ist, dass durch OVA-spezifische Immuntherapie (OVA-IT) ebenfalls eine Verringerung der strukturellen Veränderungen im Lungengewebe im chronischen Krankheitsverlauf erreicht wurde.rnDes Weiteren wurde in diesem Modell nach den Prozessen gesucht, die für die toleranzinduzierende Wirkung der SIT verantwortlich sein können. Dabei wurde im Vergleich zur Placebo-behandelten Gruppe eine erhöhte Antwort spezifischer IgG1-Antikörper, eine verstärkte Th1-Antwort, sowie eine erhöhte Frequenz von FoxP3+ Tregs und von IL-10-produzierenden T-Zellen (Tr1-Zellen) nach OVA-IT festge-stellt. Zur weiteren Untersuchung der von SIT-induzierten T-Zellantworten wurden Mausmodelle des allergischen Asthmas mit einem akuten Verlauf gewählt.rnDie Bedeutung der Th1-Zellen für die SIT wurde in T-bet-/- Mäusen untersucht, welche aufgrund des Fehlens des Transkriptionsfaktors T-bet keine stabile Th1-Antwort induzieren können. Durch SIT war es möglich, allergeninduzierte Asthmasymptome wie AHR, eosinophile Granulozyten in der Lunge, IgE-Produktion und Atemwegsentzündung in den T-bet-/- Tieren im gleichen Maße wie in den Wildtyptieren zu unterdrücken. Diese Untersuchung zeigte, dass die SIT auch ohne funktionelle Th1-Zellen die allergische Entzündung unterdrücken kann. rnDie Rolle der Tregs für die SIT wurde in DO11.10 Mäusen und DO11.10 RAG-/- Mäusen untersucht. In beiden Stämmen konnte nach SIT eine Induktion OVA-spezifischer Tregs nachgewiesen werden. In DO11.10 RAG-/- Mäusen können durch den Knockout im rag2-Gen keine natürlichen, d.h. im Thymus gereiften, Tregs entstehen. Im Blut von DO11.10 RAG-/- Mäusen war direkt nach Durchführung der OVA-IT eine FoxP3+ Treg-Population detektierbar. Demnach wird durch die OVA-IT eine de-novo-Induktion von FoxP3+ Tregs in Gang gesetzt. In Abwesenheit der natürlichen Tregs zeigte sich weiterhin, dass diese Zellen zur Produktion von IL-10 in T-Zellen und somit zum Erfolg der SIT beitragen.rnDie Rolle der FoxP3+ Tregs bei der SIT wurde in DEREG Mäusen untersucht. Eine Depletion der FoxP3+ Tregs in DEREG Mäusen während der Durchführung der OVA-IT hob die protektiven Effekte der Therapie jedoch nur teilweise auf. rnUm die Rolle des regulatorischen Zytokins IL-10 bei der SIT zu untersuchen, wurde ein blockierender Antikörper gegen den IL-10-Rezeptor (anti-IL-10R) im chronischen Modell des allergischen Asthmas mit SIT angewendet. Anti-IL-10R hob die protektive Wirkung der SIT auf die AHR, die Atemwegsentzündung und die strukturellen Veränderungen im Lungengewebe auf. Somit ist die protektive Wirkung der SIT abhängig vom IL-10-Signalweg.rnZusammenfassend stellt diese Arbeit die Bedeutung der SIT für allergische Erkrankungen heraus. SIT kann durch die positive Beeinflussung der allergiebedingten, strukturellen Veränderungen in der Lunge auch für Asthmapatienten große Vorteile bringen. Die aus Studien bekannten Mechanismen konnten im Modell bestätigt werden und wurden im weiteren Verlauf untersucht. Die Arbeit stellt im Besonderen die Bedeutung der IL-10-produzierenden und FoxP3+ Tregs für die Effektivität der SIT in den Vordergrund. Zudem ist durch die Etablierung eines neuen Mausmodells der SIT für chronisches allergisches Asthma ein Mittel zur weiteren Erforschung der zugrunde liegenden Prozesse dieser erfolgreichen Therapie geschaffen worden. rn
Clinical studies have demonstrated that allergen specific immunotherapy (SIT) is an effective therapy for allergic diseases. Although this therapeutic option has been in use for over 100 years, the underlying mechanisms are still not fully understood. rnIt has been suggested, that the success of this treatment, relates to a shift of the T helper 2 (Th2) to T helper 1 (Th1) cells, a blockade of allergen specific antibodies and/or the induction of a regulatory T cell (Treg) response. To analyse the suppressive effects of SIT in vivo, a murine model of SIT for chronic allergic asthma was developed. Thus the established model reflects the situation after SIT in patients.rnIn this model OVA-specific immunotherapy was able to reduce allergen induced symptoms like airway hyperresponsiveness (AHR), the number of eosinophils in the lung, the IgE level and airway inflammation compared to placebo treatment. Structural changes in the lung caused by chronic inflammation (airway remodelling) were ameliorated by SIT.rnAdditionally, this model was used to investigate tolerance inducing effects of SIT. SIT induced a strong production of IgG1 antibody, an induction of Th1 cells and elevated the frequency of FoxP3 positive and IL-10-producing regulatory T cells (Tr1 cells).rnFor a detailed analysis of cellular mechanism of SIT, genetic mouse models with an acute course of airway inflammation were used.rnT-bet-/- mice with a lack of the transcription factor T-bet were utilized in order to examine the relevance of Th1 cells in SIT. Due to this defect T-bet deficient mice are not able to induce a stable Th1 response. SIT reduced allergen induced asthmatic symptoms like airway hyperresponsiveness, the number of eosinophils, IgE and airway inflammation in T-bet-/- mice in the same way as in wildtype mice. This analysis revealed that SIT is able to suppress allergic inflammation in the absence of a functional Th1 response.rnThe role of Tregs has been analyzed in DO11.10 mice and DO11.10 RAG-/- mice that carry OVA-specific T cells. After SIT, in both strains an induction of OVA-specific Tregs was detected. Due to the genetic defect in the RAG2 gene DO11.10 RAG-/- mice do not possess regulatory T cells of thymic origin. In the blood of DO11.10 RAG-/- mice FoxP3+ Tregs were detected directly after administration of OVA-IT. Thus, a de-novo-induction of FoxP3+ Tregs was actuated by SIT. Additionally, in the absence of naturally occurring Tregs it has been revealed that those cells are able to improve the production of IL-10 in T cells and therefore contribute to the success of SIT.rnDEREG mice were utilized in order to examine the role of FoxP3+ Tregs in SIT. The depletion of FoxP3+ Tregs in DEREG mice during OVA-IT only partially abrogated the suppressive effects of SIT.rnTo investigate the role of IL-10 in SIT a blocking antibody against the IL-10R was used in the chronic model of airway inflammation and SIT. The treatment with anti-IL-10R abrogated the protective effects of SIT on AHR, airway inflammation and structural changes within the lung tissue. Thus, the protective effect of SIT is dependent on the signalling of IL-10.rnSummarizing, this thesis proves the importance of SIT for allergic diseases. SIT could be of great advantage for asthma patients as it reduces the allergen-driven airway inflammation and the structural changes within the lung tissue. The already known suppressive processes could have been confirmed in the established chronic model of allergic inflammation and SIT. The data gathered have confirmed the hypothesized suppression mechanisms from clinical studies and have been further analyzed in the course of this project. These data show the importance of IL-10-producing T cells and FoxP3+ Tregs for the effectivity of SIT. Additionally, this thesis provides a mouse model as a tool for further research of the underlying mechanisms of this successful treatment. rn
DDC: 500 Naturwissenschaften
500 Natural sciences and mathematics
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 04 Medizin
Place: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-4244
URN: urn:nbn:de:hebis:77-37397
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: In Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: 125 S.
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