Sonderforschungsbereiche
Sonderforschungsbereich 293 - Mechanismen der Entzündung: Interaktionen von Endothel, Epithel und Leukozyten

Epithel-Leukozyten-Interaktion

Der Projektbereich B umfaßt Teilprojekte, die sich mit Aspekten der  Epithel-Leukozyten-Interaktion beschäftigen. Das Epithel sowohl der Haut als auch des Darmes ist ebensowenig wie das Endothel der Gefäße nicht nur als passive, mechanische Barrierezelle anzusehen, sondern übt eine Vielzahl von Funktionen aus. Die Syntheseleistungen von Keratinozyten und die Interaktion mit dem Immunsystem ist vielfältig dokumentiert worden. Besonders intensiv wurde jedoch pulmonales Epithel in seiner funktionellen Vielfalt untersucht. Analoges gilt wohl auch für das Epithel des Darmes, obwohl diese Untersuchungen wesentlich weniger weit fortgeschritten sind. Der innovative Ansatz dieses Projektbereiches ist, daß hier die Syntheseleistungen von epithelialen Zellen und deren Auswirkungen auf Leukozyten und Endothelzellen untersucht werden. Im einzelnen sind die Ansätze wie folgt:

Im Teilprojekt B1 (Grabbe/Schwarz) wird die Auslösephase des allergischen Kontaktekzems untersucht. Im Rahmen der Vorarbeiten wurde gezeigt, daß entgegen bisherigen Annahmen die in der Epidermis vorkommende Langerhanszelle für die Auslösung des Kontaktekzems nicht notwendig ist. Im Folgeantrag soll daher untersucht werden, ob residente Antigen-präsentierende Zellen (APC) das Kontaktekzem auslösen können oder ob die Rekrutierung von APC aus der Zirkulation dazu notwendig ist. Diese Untersuchungen sollen vorwiegend anhand des Modells einer b2-Integrin (CD18) defizienten Maus untersucht werden. In Anbetracht der neuen Erkenntnisse, daß die Auslösung des Kontaktekzems im Gegensatz zur "delayed type hyper-sensitivity" (DTH) Reaktion nicht durch CD4+ T-Zellen, sondern durch CD8 T-Zellen vermittelt wird, sollen die Pathomechanismen der Auslösephase von CHS und DTH verglichen werden.

Im Teilprojekt B2 (Brzoska/Luger) wird die immunmodulierende Wirkung des Neuropeptides Melanocortin untersucht. Melanocortin wird u.a. von Keratinozyten, Endothelzellen sowie immunkompetenten Zellen wie Monozyten und Makrophagen exprimiert und besitzt immunmodulierende Aktivitäten. Da Monozyten und Makrophagen den für aMSH spezifischen Melanocortin-Rezeptor 1 (MC-1R) exprimieren, soll untersucht werden, ob sich die Expression dieses Rezeptors im Rahmen der Differenzierung dendritischer Zellen (DC) und Makrophagen ändert. Ferner soll untersucht werden, wie spezifische Prohormon-Konvertasen in Makrophagen und dendritischen Zellen reguliert sind, die Proopiomelanocortin in aMSH umwandeln. Schließlich sollen die molekularen Mechanismen untersucht werden, die für die aMSH bedingte IL10-Induktion in Makrophagen verantwortlich sind.

Entzündliche Autoimmunkrankheiten der Haut sind durch Auto-Antikörperbildung gegen epidermale Strukturproteine gekennzeichnet. Morphologische Merkmale der Pemphigoid-Gruppe sind Ablagerungen von IGG und Komplementfaktor C3 in der Basalmembran sowie subepidermale Spaltbildung. Autoantikörper reagieren mit dem hemidesmosomalen Kollagen XVII (früher BP180). Das Teilprojekt B3 (Bruckner-Tuderman) versucht, mit Hilfe domänen-spezifischer Antikörper gegen rekombinante Fragmente des Kollagen XVII zu dessen physiologischer Funktion und Rolle in Pathomechanismen der entzündlichen blasenbildenden Dermatosen zu gelangen. Ferner soll untersucht werden die protolytische Freisetzung der Ektodomäne und ihre physiologische Rolle, die Regulation der Expression des Kollagen XVII und der löslichen Ektodomäne, die Liganden-Interaktionen, natürlich vorkommende Kollagen XVII-Mutanten, die Rolle der löslichen Ektodomäne als Auto-Antigen sowie Kollagen XVII-Expression bei bullösen Auto-Immun-Dermatosen, Wundheilung und Tumoren. Diese Kenntnisse legen eine Basis für Entwicklung neuartiger Therapieansätze für entzündliche Autoimmunerkrankungen und für Epithelialisation und Wundheilungsstörungen im allgemeinen.

Die Barrierefunktion mukosaler Oberflächen wird vor allem durch die regulierte Kooperation von angeborenen induzierbaren Abwehrmechanismen aufrechterhalten. Als erste Barriere gegen eindringende Mikroorganismen sind Epithelzellen nicht nur über die Transzytose sekretorischen IGA's , sondern auch über die LPS-unabhängige Sekretion von Zytokinen aktiv in das mukosale Immunsystem eingebunden. In dem Teilprojekt B5 (Schmidt) sollen die Interaktionen enteropathogener Escherichia coli mit Epithelzellen und professionellen Phagozyten am Beispiel der diffus adhärierenden EPEC (DAEC) untersucht und charakterisiert werden. Besonderes Interesse gilt dabei von E. coli sezernierten Proteinen und deren Funktionen im Signalaustausch mit Epithelzellen. Die Signaltransduktion führt in Epithelzellen zu einer weitreichenden Umlagerung des Zytoskeletts, die morphologisch z.B. in der Bildung von "Podesten" deutlich wird. Neben den charakteristischen Umlagerungen im Zytoskelett wird vermutlich auch die Expression von Zytokinen durch die von DAEC-Bakterien sezernierten Proteine direkt beeinflußt. Ziel dieses Vorhabens ist daher die Beschreibung der molekularen Interaktionen des induzierten Signalaustausches zwischen pathogenen und den Zielzellen des Wirtes (Epithelzellen und Makrophagen).

Das Teilprojekt B6 (Lügering/Kucharzik/Stoll/Domschke) hat zum Ziel, den zellulären Dialog von humanen intestinalen Epithelzellen und mikrovasculären Endothelzellen in vitro und dessen Beziehung zur Pathogenese chronisch entzündlicher Darmerkrankungen zu erforschen. Hierbei soll untersucht werden, ob durch den zellulären Dialog zwischen humanen intestinalen Epithelzellen und HIMEC eine gegenseitige Aktivierung und damit u.U. eine Perpetuierung entzündlicher Prozesse möglich ist. Dies würde bedeuten, daß chronisch-entzündliche Prozesse ohne einen Auto-Immunprozeß unterhalten werden könnten. Als in vitro-Modell wird ein Zweikammer-System zur Kokultivierung von intestinalen Epithelzellen und HIMEC eingesetzt, das einerseits der in vivo vorliegenden Situation möglichst nahe kommt, andererseits aber modulierende Effekte der angeborenen und spezifischen Immunität ausschließt. Als wesentlicher Faktor des zellulären Dialogs wurde TGFb1 identifiziert. In weiteren Kokulturexperimenten sollen neue Faktorenkandidaten mit Hilfe von Antikörpern im Rahmen von Inhibitionsexperimenten an konditionierten Medien intestinaler Epithelzellen von Patienten mit chronisch entzündlicher Darmerkrankung identifiziert werden. Das Projekt kann damit neue Aspekte zur Entstehung und zum Verlauf der entzündlichen Infiltrate bei chronisch entzündlichen Darmerkrankungen eröffnen und möglicherweise therapeutische Wege zur Behandlung dieser chronischen Erkrankungen ebnen.

Die akute Pankreatitis stellt ein ideales Modell für eine nekrotisierende, nichtinfektiöse Entzündung dar, bei der dem Gewebsuntergang durch Azinus-Zellen-Nekrose eine gut zu charakterisierende epitheliale Regeneration folgt. Das Teilprojekt B7 (Lerch/Schnekenburger) untersucht die Bedeutung von Ceratinocyte Growth Factor, Activin und Interleukinen beim Verlauf der Entzündung und der Regeneration des Epithels. Unter Verwendung von experimentellen Tiermodellen der Pankreatitis mit unterschiedlichem Schweregrad, die in Kontroll- und Knock-Out-Tieren (Aktivin, KGF, IL1 und IL6) induziert werden, mit Hilfe von Zelllinien und Kokulturmodellen von epithelialen mesenchymalen Pankreas sowie Entzündungszellen, und mittels Antisense-Oligonukleotiden soll untersucht werden, welche Rolle KGF und Aktivin bei den Regenerations- und Reparaturvorgängen nach akuter Pankreatitits spielen, von welchen Zellen im Pankreas sie exprimiert werden, auf welche Zielzellen sie wirken, über welche Signaltransduktionswege ihre Wirkung vermittelt wird, und wie ihre Expression durch Zytokine geregelt wird.