Authors:	Heydenreich, Bärbel
Title:	Immunologische Effekte von nativen Allergenen im Vergleich zu modifizierten Allergenen
Online publication date:	15-Nov-2012
Year of first publication:	2012
Language:	german
Abstract:	Die Prävalenz allergischer Erkrankungen ist in den letzten Jahrzehnten, insbesondere in den Industriestaaten, stetig angestiegen und schreitet weiterhin fort. Die einzige kausale Therapie, die eine Langzeitwirkung verspricht und der Entwicklung neuer Allergien bzw. dem Fortschreiten der Allergie vorbeugen kann, ist die spezifische Immuntherapie (SIT). Da bei der SIT mit natürlichen Allergenextrakten Nebenwirkungen auftreten können, ist es wichtig Alternativen für diese zu finden. In der vorliegenden Arbeit wurden native Allergene mit modifizierten Allergenen hinsichtlich ihrer Allergenität und Immunogenität verglichen. Hierbei konnte gezeigt werden, dass Glutaraldehyd-modifizierte Allergoide im Vergleich zu nativen Allergenextrakten und Formaldehyd-Allergoiden eine verminderte Allergenität besitzen, was sich z.B. durch den verminderten Release der Allergiemediatoren, den Leukotrienen, durch Basophile allergischer Spender zeigte. Gleichzeitig war allerdings die Fähigkeit Glutaraldehyd-Allergoid-behandelter dendritischer Zellen (DC) autologe CD4+ T-Zellen zu stimulieren stark reduziert. Verglichen mit den nativen Allergenextrakten und den Formaldehyd-Allergoiden waren die Zytokinproduktion und die T-Zellproliferation, für letztere signifikant, vermindert. Damit übereinstimmend war die Aufnahme von Fluoreszenz-markierten Glutaraldehyd-Allergoiden in unreife DC reduziert. Daraus lässt sich schießen, dass die Modifizierung mit Glutaraldehyd, jedoch nicht mit Formaldehyd, zumindest bei den hier verwendeten Allergenpräparaten, B-Zell-Epitope zerstört und somit die Allergenität herabgesetzt wurde. Allerdings war dabei gleichzeitig die Immunogenität vermindert. Das verminderte Vorkommen der B-Zell-Epitope wäre beim Einsatz der Allergoide von Vorteil, da damit eine verminderte IgE-Bindekapazität einhergeht und unerwünschte Nebenwirkungen reduziert werden können. Jedoch sollte im günstigsten Fall bei der Allergoidisierung die T-Zell-Stimulationsfähigkeit intakt bleiben, was bei den hier verwendeten Glutaraldehyd-modifizierten Allergoiden nicht der Fall war. rnMit Einzelallergenen aus Birken- und Gräserpollen konnten keine vergleichbaren T-Zellantworten erzielt werden wie mit den Gesamtallergenextrakten. Auch hier waren Proliferation und Zytokinproduktion durch CD4+ T-Zellen nach Stimulation mit Einzelallergen-gepulsten DC bei Verwendung von Glutaraldehyd-modifizierten Allergoiden vermindert. rnEine adjuvante Wirkung von Aluminiumhydroxid (Alum) in vitro konnte in dieser Arbeit nicht eindeutig gezeigt werden. Zunächst konnte beobachtet werden, dass die eingesetzten Alum-adsorbierten Allergene und Allergoide eine toxische Wirkung auf DC hatten. Die Proliferation CD4+ T-Zellen konnte durch DC, die mit Alum-adsorbierten Allergenen behandelt wurden, nicht verstärkt werden, verglichen mit DC, die mit unadsorbiertem Allergen gepulst wurden. Es konnte lediglich eine erhöhte Produktion des Th2 Zytokins IL-4 durch Alum induziert werden. Einen Adjuvanteffekt, der in Zusammenhang mit der Induktion des pro-inflammatorischen Zytokins IL-1β stehen soll, konnte mittels ELISA in den Überständen unreifer DC nicht nachgewiesen werden. Lediglich in Monozyten, die zusätzlich mit dem TLR-Ligand LPS stimuliert wurden, war IL-1β in den Überständen detektierbar. Auf mRNA-Ebene konnte man einen leichten Effekt durch Alum hinsichtlich der IL-1β Expression erkennen. Nach zusätzlicher Gabe verschiedener Alum-Präparationen zu unreifen DC, die mit Allergen oder LPS stimuliert wurden, exprimierten diese leicht verstärkt IL-1β verglichen mit DC, die kein Alum erhielten. The prevalence of allergic diseases has increased steadily in recent decades, particularly in developed countries, and progresses further. Allergen specific immunotherapy (SIT) is the only causal and disease modifying therapy that promises long-time efficacy and prevents new sensitizations. Since SIT with natural allergen extracts causes many adverse side effects it is important to develop new strategies for the treatment of allergies. Therefore, in this thesis native allergens were compared with modified allergens (allergoids) regarding their immunogenicity and allergenicity. rnIt could be demonstrated that glutaraldehyde modified allergoids have a decreased allergenicity shown by a reduced mediator release (leukotriene) by basophils of allergic donors compared to formaldehyde modified allergoids or the native allergen extracts. Additionally, the ability of glutaraldehyde allergoid-pulsed dendritic cells (DC) to stimulate autologous CD4+ T cells was also diminished demonstrated by a significantly reduced proliferation of T cells and a reduced cytokine production compared to formaldehyde allergoids and native allergen extracts. Consistent with this, uptake of fluorescence labeled glutaraldehyde allergoids into immature DC was also retarded compared to the formaldehyde allergoids and the native allergen extracts. These findings suggest that the modification with glutaraldehyde was more efficient than the treatment with formaldehyde, at least for the allergen preparations investigated in this study, presumably leading to destroyed B cell epitopes shown by reduced allergenicity but also causing destruction of T cell epitopes leading to reduced immunogenicity. The reduced availability of B cell epitopes would be beneficial for SIT since this goes along with reduced IgE binding and thereby undesired side effects might be reduced during SIT.rnSingle allergen components were not able to reach comparable T cell responses like those achieved with allergen extracts. Comparing the single allergens and the corresponding allergoids, glutaraldehyde modification again led to a reduced T cell proliferation and cytokine production compared to the native single allergen extracts and the corresponding formaldehyde allergoids. rnAluminiumhydroxid (Alum) is successfully used as an adjuvant in allergy vaccination since several years. An adjuvant activity of alum could not be demonstrated in vitro in this thesis. First, it was observed that the used alum-adsorbed allergens and allergoids had a toxic effect on DC. Proliferation of CD4+ T cells was not enhanced after treatment of DC with alum-adsorbed allergens compared to unadsorbed allergens. Solely a slightly enhanced IL-4 production could be observed after treatment with alum. In immature DC, an enhanced production of the pro-inflammatory cytokine IL-1β by alum could not be detected in culture supernatants by ELISA. IL-1β was only detectable in the supernatants after treatment of monocytes with LPS which was not further increased by addition of alum. There was only a slight increase in IL-1β mRNA expression, measured by quantitative Real-Time PCR, after treatment of immature DC with alum compared to DC that received no alum.
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-4720
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-32683
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	103 S.
Appears in collections:	JGU-Publikationen