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Beitrag zur Rolle von Keratinozyten für die Aktivierung und Regulierung von immunologisch bedingten Abwehrreaktionen der Haut

Hoppmann, Joachim Temme


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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Allgemeine und Spezielle Zoologie
Fachgebiet: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 03.05.2002
Erstellungsjahr: 2002
Publikationsdatum: 05.07.2002
Kurzfassung auf Deutsch: Vor allem Antigene, die über die Haut aufgenommen werden (Kontaktallergene) rufen Reaktionen in Keratinozyten hervor. Dabei treten die
epithelialen Keratinozyten als erster Zelltyp mit dem Antigen in Kontakt. In der vorliegenden Arbeit sollte die Funktion von Keratinozyten
untersucht werden, die vorher sensibilisiert wurden. Für die passive Sensibilisierung wurden murine Keratinozyten mit Blutplasma
behandelt. Dieses Blutplasma wurde von Mäusen gewonnen, die allergisch auf eine topische Applikation von TDI reagierten. In diesem
Plasma war ein Gemisch aus verschiedenen Immunglobulinen (IgE, IgG1, IgG2a, IgG2b, IgG3) vorhanden. Die Grundvoraussetzung dafür,
dass Keratinozyten durch die Plasmabehandlung sensibilisiert wurden, war die Existenz von immunglobulinbindenden Rezeptoren. Die
Fc-Rezeptornachweise für die verwendeten MSC-P5-Zellen zeigten, dass FceRII und FcgRI konstitutiv exprimiert wurden, jedoch war ein
stimulierender Effekt von IL-4 auf die Rezeptorexpression nicht nachweisbar. Dennoch bewirkte eine IL-4-Vorinkubation der Keratinozyten
eine verstärkte Freisetzung von NO, TNFa und IL-1b. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass IL-4 ohne Wirkung auf die
Fc-Rezeptordichte Reaktionen in Keratinozyten induzieren kann. Die Bestimmung von Zytokinen in Überständen passiv sensibilisierter
Keratinozyten zeigte, dass eine zusätzliche Inkubation mit den Antigen zu einer signifikant gesteigerten Freisetzung von TNFa und IL-1b
führt. Da die Überstände der Keratinozyten zur Behandlung von Endothelzellen eingesetzt werden sollten, mußte zunächst der optimale
Zeitpunkt der Probennahme bestimmt werden. Es zeigte sich, dass 48 Stunden nach der Zugabe von TDI die größten Konzentrationen von
TNFa, IL-1b und IL-10 gemessen werden konnten. Als Konsequenz aus diesen Ergebnissen wurden die Endothelzellen mit dem Überstand
von Keratinozyten behandelt, der 48 Stunden nach Antigengabe gewonnen wurde. Der Überstand von passiv sensibilisierten
Keratinozyten, die zusätzlich mit dem Antigen TDI behandelt wurden, führte zu einer signifikanten Proliferationssteigerung von
Endothelzellen. Außerdem konnte eine vermehrte Expression des Adhäsionsmoleküls VCAM-1 festgestellt werden.


Aus diesen Ergebnissen läßt sich schließen, dass Keratinozyten durch Bindung von Immunglobulinen in der Lage sind auf Antigene
spezifisch zu reagieren. Durch die Mediatoren, die als Folge der Antigenbindung freigesetzt werden, sind Keratinozyten in der Lage mit
Immunzellen zu kommunizieren.
Kurzfassung auf Englisch: Keratinocytes are major target cells in allergic and irritant contact dermatitis, which can be activated to take part in local reactions by
secreting soluble mediators (PALACIO et al., 1997). These mediators are soluble proinflammatory cytokines, chemokines and growth
factors, including Interleukin-1 (IL-1), tumor necrosis factor a (TNFa), IL-3, IL-6, IL-8, transforming growth factor a (TGFa), TGFb and
granulocyte/macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) (WILMER et al., 1994). TNFa leads to an early autoinduction of ICAM-1 and
later IL-8 (GRIFFITHS et al., 1991). The quality and quantity of cytokines produced by keratinocytes decide wether allergical reactions or
tolerance after hapten-painting is initiated (SCHÜLER, 1993). LITTLE et al. (1998) demonstrated, that keratinocytes initiate or amplify the
immune events, which occure during the elicitation phase of allergic dermatitis (ACD) and contribute to the pathophysiology of ACD.


In studies on passive sensitization of human bronchus the role of serum IgE was examined (WATSON et al., 1998). Experiments from
RABE et al. (1998) suggested, that specific allergen responsiveness is IgE-dependent. In his experiments human airway smooth muscles
were passively sensitized with allergen-specific IgE present in atopic serum. The contractions of these muscles were measured for
determining allergic reactions.


In the described in-vitro-experiments a passive sensitization of murine keratinocytes was shown. Measuring the release of TNFa, IL-1b and
NO into the supernatants is a tool for in-vestigating the immune reactions. Because immunoglobulin subtypes (IgE and IgG) are in-volved in
allergic reactions, the expression of Fc-receptors on the membrane of keratinocytes is an important requirement for binding
immunoglobulins. It was shown by RT-PCR and ELISA that keratinocytes (MSC-P5) express low-affinity IgE-receptors (FceRII) as well as
low- and high-affinity IgG-receptors. For passive sensitization, keratinocytes were incubated with plasma from BALB/c mice being
sensitized to toluene-2,4-diisocyanate (TDI). The time between TDI application in mice and plasma collection had an important effect on
passive sensitization of keratinocytes. Best results were achieved with plasma which was collected seven days after TDI application.
Binding of TDI (1 µg/ml) at membrane-bound immunoglo-bulins induced the release of tumor necrosis factor a (TNFa), interleukin-1b (IL-1b)
and nitric oxide (NO).