Rolle von Neuropeptiden im Rahmen von allergischen Erkrankungen

Im Laufe des vergangenen Jahres wurden erneut deutliche Fortschritte bei der Charakterisierung der Wirkmechanismen von a-MSH im Rahmen der CHS-Suppression und der Toleranzinduktion erzielt.
In der Fortsetzung von Experimentalserien, die im Jahre 2000 begonnen wurden, gelang es zu zeigen, dass ex vivo mit a-MSH und Antigen behandelte dendritische Zellen (DC) die Generierung suppressorischer T-Zellen induzieren. Hierzu wurden zunächst DC ex vivo kultiviert und mit a-MSH und Antigen behandelt. In der Folge wurden dann T-Zellen ex vivo mit den behandelten DC kontaktiert und schließlich in naive Rezipienten reinjiziert. Diese so behandelten T-Zellen führten in den Tieren zur Ausbildung von Toleranz gegenüber dem verwendeten Antigen.
In ersten Versuchen zur Charakterisierung der in diesen Experimenten entstandenen T-Zell-Populationen konnte beobachtet werden, dass es zu einer verstärkten Expression von CTLA-4 kommt. CTLA4 ist ein charakteristisches Oberflächenmolekül für eine distinkte Klasse suppressorischer T-Zellen, die im Rahmen UV-induzierter Immunsuppression eine bedeutende Rolle spielen. Da die Aufregulation der CTLA4-Expression sowohl auf CD4- als auch auf CD-8 positiven T-Zellen zu beobachten war, erklären sich die Ergebnisse des Vorjahres in Bezug auf die Reinjektion von T-Zellen in vivo a-MSH/Antigen behandelter Tiere.
Diese Experimente werden derzeit von Mäusen mit dem genetischen Hintergrund BalbC auf Tiere mitdem genetischen Hintergrund C57Bl6 übertragen und sollen dann ebenfalls an zur Verfügung stehenden Mäusen mit defizientem Melanocortin-1-Rezeptor (MC-1R, C57Bl6J-mc1r^e/e) Signalweg wiederholt werden, um die Bedeutung des MC-1R für diesen a-MSH Effekt zu evaluieren.

In enger Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Prof. Harald Renz in Marburg konnte demonstriert werden, dass a-MSH auch eine bedeutende Rolle bei allergischem Asthma spielt. In einem Mausmodell konnte zunächst nachgewiesen werden, dass während und auch nach akuten asthmatischen Reaktionen in der Lungenflüssigkeit signifikant weniger a-MSH vorhanden ist, verglichen mit gesunden Tieren. In der Folge gelang es zu zeigen, dass die gleichzeitige Injektion von a-MSH und Antigen auch in diesem Experimentalansatz zu einer deutlich verringerten Ausbildung spezifischer Entzündungsphänomene kam. So waren sowohl die Einwanderung Eosinophiler in die Lunge als auch die Expression spezifischer IgE- und IgG_2a- Antikörper in Gegenwart von a-MSH massiv verringert, während die Produktion von IL-10 um ein Vielfaches erhöht wurde.

Dieses System wird derzeit weiter evaluiert und soll im humanen System wiederholt werden.

Neuropeptide wie die Substanz P (SP), das Neurokinin A (NKA) oder das Calcitonin Gene-related Peptide (CGRP) sowie das Proopiomelanokortin- (POMC-) Peptid a-Melanozyten-stimulierendes Hormon (a-MSH) werden in der Haut von sensorischen Nervenfasern oder epidermalen und dermalen Zellen als Antwort auf äußere schädliche Stimuli freigesetzt. Die biologische Aktivität von SP wird nicht nur von dessen Freisetzung, sondern auch von der Expression spezifischer Neurokininrezeptoren (NK-1R) sowie durch proteolytischen Abbau mit Hilfe der von Zielzellen exprimierten Neutralen Endopeptidase (NEP) oder des Angiotensin-Konvertierenden Enzyms (ACE) reguliert.

Ausgehend von unserer Beobachtung, das die akute Inhibierung oder genetische Deletion der NEP in der Maus zu einer verstärkten Kontaktallergiereaktion führt, haben wir die Regulation dieser Protease in humanen dermalen mikrovaskulären Endothelzellen (DMEC) sowie der DMEC-Zellinie HMEC-1 untersucht. Wir konnten mittels RT-PCR, Duchflußzytometrie und fluorimetrische Enzymaktivitätsbestimmung zeigen, daß HDMEC und HMEC-1 konstitutiv NEP mRNA und aktives Protein exprimieren. NEP Expression und Aktivität werden durch Cytokine (IL-1, TNFa), Aktivatoren der Proteinkinase A-vermittelten Signaltransduktion (Forskolin/IBMX; F/I), Phorbolester (PMA) und ultraviolette Strahlung in Zeit- und dosisabhängier Weise reguliert. PMA verringert die Proteinexpression und Aktivität nach 24 und 48 h, während Stimulation mit IL-1, TNFa, F/I und UVB (15-30 mJ/cm²) eine verstärkte NEP-Aktivität und -Expression bewirken. Die Untersuchungen zeigen zum bisherigen Zeitpunkt, das die Endothel-exprimierte NEP durch wichtige Entzündungsmediatoren reguliert wird, die bei UV- und nicht-UV-bedingten Entzündungsreaktionen eine Rolle spielen.
In früheren Untersuchungen haben wir gezeigt, daß neben epidermalen Zellen auch Kapillarendothelzellen die nachweislich immunsuppressiven und anti-entzündlichen POMC-Peptide a-MSH und ACTH exprimieren. Wir konnten im jetzigen Berichtszeitraum durch kombinierte RT-PCR, ELISA und FACS-Analyse nachweisen, daß a-MSH die durch LPS oder TNFa induzierte mRNA und Proteinexpression endothelialer Adhäsionsmoleküle (ICAM-1, VCAM-1 und E-Selektin) reduziert. Gleichzeitig beeinträchtigt a-MSH die durch LPS induzierte Adhäsion von T- oder B-Zellen an HDMEC Monolayer. Darüber hinaus inhibiert a-MSH wirksam die Aktivierung und Kerntranslokation des für die Initiierung der Adhäsionsmolekülgenexpression wichtigen Transkriptionsfaktors NF-kB, in dem es wahrscheinlich zur Stabilisierung des inhibitorischen Faktors IkBa beiträgt. Die besondere Bedeutung dieser a-MSH-vermittelten Unterdrückung endothelialer Adhäsionsmoleküle zeigt sich im Mausmodell für die LPS-induzierte leukocytoklastische Vaskulitis der Haut (lokale Shwartzman Reaktion), die durch Schädigung der Gefäßwand, Infiltration von Entzündungszellen und anschließender Gewebszerstörung gekennzeichnet ist. Eine einzige intraperitoneale a-MSH Injektion unterdrückt die durch LPS verursachte Gefäßschädigung wirksam, in dem es die für dieses Entzündungsmodell charakteristische, anhaltende Expression der vaskulären Adhäsionsmoleküle E-Selektin und VCAM-1 unterdrückt. Vaskulitis ist ein gemeinsames Symptom vieler Autoimmun- und entzündlicher Erkrankungen. Unsere Ergebnisse zeigen, daß a-MSH ein wichtiges therapeutisches Potential bei der Behandlung dieser Erkrankungen besitzt.