Antigenaufnahme, -prozessierung und –präsentation durch DC

2.1 Dendritische Zellen

2.1.3. Antigenaufnahme, -prozessierung und –präsentation durch DC

im Organismus zu kontrollieren und zu erkennen. Im Bezug auf die DC gibt es vorwiegend zwei bisher bekannte Mechanismen, wie sie Antigene aufnehmen und den T-Zellen präsentieren können.

Die erste und auch zugleich schnellere Art ist die Aufnahme von Antigenen durch residente DC im Lymphknoten (innerhalb weniger Minuten). Dieser enthält ein dreidimensionales Netzwerk bestehend aus Retikulumzellen, deren Stabilität durch Retikulumfasern gewährleistet wird. In diesem Netzwerk befinden sich neben Lymphozyten, Plasmazellen und Makrophagen immature DC, die mit der Basalmembran dieses „Conduit-Systems“ verbunden sind. Die Funktion des Netzwerkes ist die Verbindung afferenter Lymphgefäße mit den Venolen des Lymphknotens, damit kleine lösliche Substanzen (<70 kDa) direkt vom subcapsulären Sinus in die kleinen Venolen gelangen, ohne die B-/T-Zell-Zone zu durchlaufen. Dieses System ermöglicht es, dass z.B. Chemokine bei inflammatorischen Prozessen auf dem schnellsten Weg Leukozyten alarmieren können. Ein anderer Vorteil ist die direkte Aufnahme von löslichen Antigenen durch die residenten, immaturen DC, die darauf eine Reifung durchmachen und folglich in der Lage sind, Antigen über MHCII den T-Zellen zu präsentieren (SIXT et al. 2005).

Der zweite Mechanismus, der zwischen acht und zwölf Stunden in Anspruch nimmt, stellt die Aufnahme von Pathogenen durch DC z.B. in einem Entzündungsgeschehen dar. Immature DC besitzen durch ihre große Anzahl antigenbindender Rezeptoren (z.B. CD40, TLR, Fcγ-, Fcε- und Langerinrezeptoren) eine hohe Phagozytosekapazität (WALLET et al. 2005). Antigen wird von DC durch Endozytose aufgenommen und an MHCII gebunden. Einmal aktiviert, werden costimulatorische Moleküle (CD 40/54/80/86), sowie diverse Chemokinrezeptoren (CCR5/7) exprimiert, um es den nun reifenden DC zu ermöglichen, aus dem Entzündungsgebiet in den drainierenden Lymphknoten auszuwandern und die Antigene den T-Zellen zu präsentieren. Während dieses Prozesses wandern die DC ausgehend vom lymphatischen Gewebe entlang eines chemotaktischen Gradienten (MIP-3β, CCL19/21) (STEINMAN et al. 2003b). Im Lymphknoten kommt es zur

Interaktion zwischen DC und T-Zellen durch Oberflächenmoleküle, wie z.B. CD40 und dem Liganden CD40L, sowie durch CD80 und CD86 und dem Ligand CD28 auf den T-Zellen. Nachdem diese Rezeptoren gebunden haben, wird eine intrazelluläre Kaskade ausgelöst, unter anderem werden MAPKinasen wie p38 aktiviert. In Folge dessen kommt es zur Ausschüttung proinflammatorischer Zytokine (IL-6, IFN-γ) und zur Aktivierung weiterer T-Zellen. Da immature DC in der Peripherie nicht ausschließlich Pathogene oder Fremd-Antigene phagozytieren, sondern auch körpereigene Substanzen, wie z.B. apoptotische Zellen, ist es wichtig, dass es nicht immer zu einer Immunreaktion über eine T-Zellaktivierung kommt. Da die DC in der Lage sind, Immunantworten zu steuern, kommt es z.B. nach Aufnahme von apoptotischen Zellen zu einer reduzierten Produktion von IL-12 und zu vermehrter IL-10-Ausschüttung, womit die Aktivierung der T-Zellen inhibiert und folglich eine Toleranz erreicht wird (WALLET et al. 2005).

Tab.3 Übersicht der DC und ihrer typischen Charakteristika zu bestimmten Entwicklungsstadien

DC-Entwicklungs-

Stadium

Stammzelle Vorläuferzelle

(myeloid/lymphoid) Immature DC Maturierte DC

Oberflächen-

Moleküle CD34+ CCR2

CCR1/2/5/6,

Vorkommen Knochenmark Knochenmark, Blut

2.2 Schwermetalle

Die meisten bekannten Elemente auf der Welt zählen zu den Schwermetallen.

Insgesamt haben davon 30 toxikologische Bedeutung (RÖMPP 1996). In Abbildung 4 sind die für diese Arbeit relevanten Schwermetalle und ihre Stellung im Periodensystem dargestellt.

Hauptgruppen Ia-VIIIa

Ia IIIa IVa Va VIa VIIa VIIIa

H IIa He 1

Li Be Nebengruppen

B C N O F Ne 2

Na Mg IIIb IVb Vb VIb VIIb VIIIbVIIIbVIIIb Ib IIb Al Si P S Cl Ar 3

K Ca Sc Ti V Cr

Mn

^{Fe Co} ^Ni

Cu Zn

Ga Ge As Se Br Kr 4

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc^* Ru Rh Pd Ag

Cd

In Sn Sb Te I Xe 5

Cs Ba ¹ Hf Ta W Re^* Os Ir Pt Au

Hg Tl

Pb

^{Bi Po}^*^At^*^Rn^* ⁶

Fr^* Ra^* ² Rf^* Db^* Sg^* Bh^* Hn^* Mt^* Uun^* Uuu^* Uub^* Uut^*Uuq^* 115^* Uuh^* 117^* Uuo^* 7

1Lantanoide La Ce Pr Nd Pm^* Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 6

2Actinoide Ac^* Th^* Pa^* U^* Np^* Pu^* Am^* Cm^* Bk^* Cf^* Es^* Fm^* Md^* No^* Lr^* 7

Abb.4 Stellung der Schwermetalle Blei (Pb), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Mangan (Mn) und Cadmium (Cd) im Periodensystem der Elemente

In der vorliegenden Arbeit wurden fünf Schwermetalle (Blei, Mangan, Kupfer, Zink und Cadmium) in den Konzentrationen 1, 10 und 100 µmol/l (bei Cadmium 0,1 anstatt 100 µmol/l) verwendet. Nachdem in Vorversuchen ersichtlich wurde, dass sie die dendritischen Zellfunktionen in ähnlicher Art und Weise beeinflussen, wurden die Hauptversuche repräsentativ mit Blei und Mangan in den Konzentrationen 1,10 und 100 µmol/l durchgeführt. Mangan ist als Vertreter einer Substanz ausgewählt

worden, die in geringer Dosis essentiell ist; Blei hingegen als ein Metall, das gerade im chronischen Geschehen toxische Auswirkungen hat.

2.2.1. Definition

Zu den Schwermetallen zählen alle natürlichen metallischen Elemente einer Dichte > 5 g/cm³. Die Gruppe der Schwermetalle umfasst viele Elemente, u.a.

Quecksilber, Blei, Kadmium, Kupfer, Arsen, Nickel, Zink, Kobalt und Mangan.

Abzugrenzen von den Schwermetallen sind die Leichtmetalle, also Metalle, deren Reingewicht < 5 g/cm³ ist (z.B. Natrium, Calcium, Magnesium, Aluminium) (RÖMPP 1996).

Man unterscheidet lebensnotwendige (essentielle) Schwermetalle (z.B. Zink, Eisen, Mangan, Kupfer), die für uns Menschen als Spurenelemente in der Ernährung wichtig sind, von giftigen (z.B. Cadmium, Quecksilber, Blei). Schwermetalle sind natürliche Bestandteile der Erdkruste. Sie werden durch Verarbeitung oder Nutzung durch den Menschen als Emissionen, flüssiger oder fester Abfall (Klärschlamm) und mit Agrochemikalien der Umwelt zugeführt (Bioakkumulation), wodurch sie in die Nahrungskette gelangen. Beispiele für Schwermetallquellen aus der Industrie ist die Kunststoffverarbeitung (z.B. Cadmium), die Metallveredelung (z.B. Chrom, Cadmium) oder der Einsatz von Schwermetallen als Katalysatoren (z.B. Nickel).

Schwermetalle werden z.B. von Pflanzen aus dem Boden aufgenommen, gelangen über die Nahrungskette direkt oder über Tiere zum Menschen und schließlich wieder in den Boden. Eine Reihe von Schwermetallen reichern sich an Stellen dieses Kreislaufes an und führen ab einer bestimmten Konzentration zur Kontamination von Boden und Vergiftung von Pflanze, Tier oder Mensch (MARQUARDT und SCHÄFER 2004).

2.2.2. Vorkommen

Die Quellen für die erhöhte atmosphärische Belastung mit Metallen sind u.a. in der Verbrennung fossiler Brennstoffe, wie Kohle und Erdöl zu suchen. Diese Brennstoffe enthalten als Bestandteile der mineralischen Verunreinigungen auch Metalle. So wird ein großer Teil der Arsen-, Kupfer- und Quecksilberemissionen beim

Abbrand von Kohle freigesetzt. Eine andere wichtige Quelle für atmosphärische Emissionen stellen zum einen Herstellungsprozesse, Verhüttung und Gewinnung von Erzen in Eisenschmelzöfen, sowie in Zinkhütten dar. Zum anderen entstehen Stäube durch die Verbrennung von kommunalen Müllabfällen, was besonders bei der Belastung durch Quecksilber eine große Rolle spielt. Letztlich entsteht eine hohe Belastung durch Gehalte von Batterien in städtischen Abfällen, die am Ende zu quecksilberhaltigen Klärschlamm und, bei dessen Verbrennung, zu belastete Staub führen. Da die Substanzen Mn(CO)3 und MMT (Methylcyclopentadienyl-Mn-Tricarbonyl) das Tetraethylblei als Antiklopfmittel im Benzin ersetzt haben, könnten auch diese in naher Zukunft toxikologisch relevant werden. Aus der Atmosphäre gelangen die Metalle direkt oder auf dem Umweg über Lebensmittel und Wasser in den Organismus, wo sie infolge zum Teil langfristiger Speicherung chronische Schäden hervorrufen können (MARQUARDT und SCHÄFER 2004).

2.2.3. Toxikologie

Metalle haben von Alters her eine große toxikologische Bedeutung. Der Gebrauch von Blei z.B. geht etwa auf die Zeit 2000 v. Chr. zurück. Hippokrates hat schon 370 v. Chr. Symptome bei Erzarbeitern beschrieben, die einer Darmkolik entsprechen und vermutlich auf eine Bleivergiftung zurückgingen. Auch Arsen und Quecksilber sind im Altertum verwendet worden. In der Medizin waren ehemals Verbindungen des Arsens, Antimons und Quecksilber in Gebrauch. Metalle haben weiterhin große arbeitsmedizinische Bedeutung. Neuerdings findet der umwelttoxikologische Aspekt der Metalltoxikologie besondere Aufmerksamkeit, wobei Blei, Quecksilber und Cadmium im Vordergrund des Interesses stehen.

Die allgemeinen Wirkungen der Metalltoxizität sind abhängig von der Verteilung im Organismus und spiegeln sich unterschiedlich wider. Je nach Schwermetall kommt es zur Anreicherung in einem oder mehreren Organen mit Störungen der Organfunktionen bzw. einzelner Zellstoffwechselvorgänge.

Beispiele hierfür sind im Folgenden aufgeführt:

- Ätzwirkung (z.B. Hg²⁺ ) - Neurotoxizität (z.B. Pb²⁺ ) - Nierentoxizität (z.B. Hg²⁺ ) - Kanzerogenität (z.B. As³⁺ )

- Verdrängung essentieller, regulatorisch wirksamer Metallionen, wie z.B. Ca²⁺, Mg²⁺ und Zn²⁺ aus ihren Komplexen

- Fe, Cr, Cu, V katalysieren durch Redoxzyklen die Bildung von ROS (Superoxidanionradikal und Hydroxylradikal)

- Cd, Hg, Ni, Pb vermindern Glutathion und Protein-SH mit der Folge der ROS-Bildung

- Störung von Signalwegen und Hemmung der DNA-Reparatur (AKTORIES et al. 2004; MARQUARDT und SCHÄFER 2004)

Viele Metallionen können mit SH-Gruppen schwer lösliche Verbindungen eingehen. Darüber hinaus können sie mit sauerstoff- oder stickstoffhaltigen Gruppen in verschiedenen Molekülen Komplex-Verbindungen bilden (Chelate). Auf derartige Komplex-Bindungen beruhen viele physiologische Funktionen essentieller Metalle (Beispiel: Eisen im Hämoglobin); prinzipiell analog dürften auch die toxischen Metalle wirken, wobei essentielle Metalle aus ihrer Komplex-Bindung verdrängt werden oder neue Komplexe entstehen können. Trotz dieser grundsätzlichen Gemeinsamkeiten im Wirkungsmechanismus sind die von den einzelnen Metallen ausgelösten Vergiftungsbilder sehr unterschiedlich und weitgehend spezifisch für das jeweilige Agens (MARQUARDT und SCHÄFER 2004).

2.3 Blei

Blei (lat. plumbum) ist ein Element, das seinen Namen aus dem Indoeuropäischen hat und soviel wie schimmernd, leuchtend oder glänzend bedeutet. Im Periodensystem hat Blei das Symbol Pb, besitzt die Ordnungszahl 82 und befindet sich in der Hauptgruppe IVa mit der Periodenzahl 6. Die Dichte beträgt 11,34 g/cm³. Der Schmelzpunkt liegt bei 327,5 °C, der Siedepunkt bei 1750 °C. Pb 208 ist mit 52,4 % das häufigste stabile Blei-Isotop in der Natur, gefolgt von Pb 204 (24,1 %) und Pb 207 (22,1 %). Auf der Liste der Elementhäufigkeiten in der Erdhülle nimmt Blei Platz 35 ein (RÖMPP 1996).

2.3.1. Vorkommen

Blei kommt in der Natur meist in Form von PbS (Bleiglanz) vor. Im industriellen Bereich findet man es als PbO oder Pb3O4 (Mennige) in Bleifarben, sowie als Oberflächenschutz in älteren Wasserrohren. Durch industrielle Emissionen gelangt es in die Natur und ist dadurch in geringen Konzentrationen in Pflanze und Tier nachweisbar. In der Medizin kommt Blei als Burow´sche Mischung vor, welche aus Bleiacetat, Alaun und Wasser hergestellt wird und der Behandlung von Phlegmonen, Wunden und Hautentzündung diente (HAPKE 1988).

2.3.2. Toxikokinetik

Organische Bleiverbindungen, wie z.B. Bleitetraäthyl oder Bleitetramethyl, werden im Gegensatz zu anorganischen Bleiverbindungen wegen ihrer hohen Lipidlöslichkeit fast vollständig enteral resorbiert. Im Blut binden sie an Erythrozyten und Albumine und stören infolgedessen deren Funktionen.

Bei der Inhalation wird je nach Partikelgröße und Löslichkeit 50-80% des Bleis aus der Luft resorbiert und wiederum im Blut gebunden.

Die Hauptmengen (95%) des Bleis werden bei konstanten Bleiblutwerten (> 0,5 mg/L Blut) im Knochen als Bleiphosphat (Pb3(PO4)2) gebunden und insbesondere in den Verkalkungszonen gespeichert. Es wird mit einer Halbwertzeit

von ca. 30 Jahren wieder freigesetzt, jedoch kann dieser Vorgang bei Fieber oder Streßreaktionen beschleunigt werden und zu einer erneuten Intoxikation führen (sog.

Bleikrise). Auch Zähne und Haare speichern Blei und können retrospektiv zur Feststellung einer Bleibelastung herangezogen werden. Unter Normalbedingungen besteht zwischen täglicher Aufnahme und Ausscheidung ein Gleichgewicht. Die Elimination von Blei erfolgt über die Nieren und mit dem Kot. Zur Übersicht siehe Abbildung 5 (HAPKE 1988).

Abb. 5 Verteilung und Ausscheidung von Blei (in %) im Organismus (HAPKE, 1988)

2.3.3. Toxikologie

Zufuhr größerer Bleimengen kann zu akuten Vergiftungen (Saturnismus) führen. Blei wirkt im akuten Geschehen wenig toxisch, doch kann es zu chronischen Vergiftungen durch die Aufnahme kleiner Mengen über einen längeren Zeitraum kommen. Die Halbwertzeit von Blei im Weichgewebe beträgt ca. 20 Tage, im Knochen hingegen 5-30 Jahre. Typische Krankheitsbilder einer chronischen

5 %

Nahrung 98 %

Inhalation 2 %

Leber

95 %

Nieren

4 % BLEI

andere Gewebe

1 %

Knochen 95 %

Kopfschmerzen, Müdigkeit, Abmagerung und Defekte der Blutbildung und des Nervensystems. Schwerere Symptome treten beim Erwachsenen bei einer Überschreitung des normalen Blutbleispiegel um etwa das 10-fache auf, jedoch sind erste Anzeichen, denen noch kein wesentlicher Krankheitswert zugeordnet werden kann, bereits bei geringfügiger Erhöhung der Werte zu verzeichnen. Der Provisional Tolerable Weekly Intake (PTWI) für Blei beim Menschen liegt bei 25 µg Pb/kg KM.

Erste Symptome einer Bleiintoxikation beim Menschen erscheinen bei Blutbleigehalten von >15 µg/100ml Vollblut, chronische Enzephalopathien treten bei Konzentrationen ab einem Bleigehalt von 50 µg/100ml im Blut auf.

Blei ist wahrscheinlich der Umweltschadstoff, bei dem der geringste Sicherheitsabstand zwischen der derzeitigen Belastung der Bevölkerung und krankmachenden Intoxikationen besteht (AKTORIES et al. 2004; MARQUARDT und SCHÄFER 2004).

2.4 Mangan

Mangan (Mn) ist ein silbrig-metallisches Element und steht in der Elementhäufigkeit an 14. Stelle, womit es zu den relativ häufigen Elementen in der Erdkruste gehört. Es tritt in der Natur nicht elementar auf, kommt aber in zahlreichen Erzen in chemisch gebundener Form vor. Das wichtigste Manganerz ist der Pyrolusit (Mangandioxid, MnO2). Mangan hat die Ordnungszahl 25, der Schmelzpunkt liegt bei 1244 °C, der Siedepunkt bei 1962 °C und die Dichte beträgt 7,47 g/cm³ (RÖMPP 1996).

2.4.1.Vorkommen

In der Natur kommt Mangan häufig in Verbindung mit Eisen in dessen Erzen vor. Industriell spielt Mangan eine Rolle bei der Herstellung von Stahl, Metall, Gläsern, Keramik und bei der Produktion von Ferrolegierungen. Es wird außerdem als Düngemittel eingesetzt und gelangt dadurch in die Natur.

2.4.2. Toxikokinetik

Gebundenes Mangan ist ein essentielles Spurenelement für alle Lebensformen. Es aktiviert Enzyme und steigert die Verwertung des Vitamin B1, außerdem ist es wichtig für die Insulinproduktion der Bauchspeicheldrüse. Der menschliche Körper enthält etwa 10- 40 mg Mangan, der größte Anteil (ca. 40%) befindet sich im Knochen. Täglich sollten ungefähr 4 mg aufgenommen werden.

Manganreich sind Nüsse, Vollkornprodukte, Keimlinge, Erdbeeren und Kakao. Milch, Mineralwässer, und manche Trinkwässer hingegen sind manganarm (MARQUARDT und SCHÄFER 2004). Nachdem Mangan resorbiert wurde, wird es in der Leber und in den Nieren gespeichert. Die Ausscheidung erfolgt biliär, über den Harn werden nur Mengen um die 0,01 mg/L ausgeschieden (HAPKE 1988).

2.4.3. Toxikologie

Neben Eisen, Kobalt, Kupfer, Zink, Selen, Molybdän und Jod handelt es sich bei Mangan um ein essentielles Spurenelement. Diese Bezeichnung trifft auf solche Substanzen zu, die in allen Geweben regelmäßig nachweisbar sind, zu Mangelerscheinungen nach Entzug führen und gleichzeitig biochemische Defekte auf molekularer Ebene verursachen können. In Tierversuchen wirkt Mangan in hohen Dosen verabreicht kanzerogen. Hierbei wird ein für die Kanzerogenese allgemeingültiger Mechanismus bei Metallen angenommen: durch die Metalle werden in Säugerzellen reaktive Sauerstoffe gebildet, die diverse DNA-Veränderungen zur Folge haben (Strangbrüche, oxidierte Basen). Zusätzlich sind Metalle in der Lage, durch Inhibition detoxifizierender Enzyme die Abwehrmechanismen der Zelle gegen oxidativen Streß zu schwächen, sowie die DNA-Reparaturen durch die Hemmung der dafür zuständigen Enzyme zu stören.

Mangan hat im katalytischen Zentrum einiger Enzyme, wie z.B. Peptidasen, wichtige Funktionen (AKTORIES et al. 2004).

Toxikologische Bedeutung erlangt Mangan im Bergbau oder bei der Produktion von Batterien oder Legierungen. Dieses kann zu einer erhöhten Aufnahme und zu unterschiedlichen Folgeerscheinungen führen. So kann es bei

Exposition über Monate oder Jahre zu einem „Manganismus“, einer parkinsonähnlichen Erkrankung kommen. Diese chronische Intoxikation führt zu einer zentralen Zerstörung von Neuronen. Hierbei kommt es durch Entstehung von freien Radikalen zu einer oxidativen Schädigung, die mit motorischen Störungen wie Ataxie, Rigidität und feinem Tremor einhergehen (AKTORIES et al. 2004). Dieses Krankheitsbild wird auch als „Mangan-Wahnsinn“ bezeichnet. Eine andere Erkrankung, die häufig bei Arbeitern im Erzbergbau auftrat, ist die

„Manganpneumonie“. Sie ist charakterisiert durch hohes Fieber und kann im schlimmsten Fall auch tödlich enden. Eher selten kommt es zur akuten Intoxikation durch Mangan. Beschrieben ist die Vergiftung durch das Verschlucken von Kaliumpermanganat, das auch als Desinfektionsmittel Verwendung findet. Es kommt zu schweren Verätzungen und einer Gastroenteritis; die letale Dosis von KMnO4

beträgt 5-8 g für den Menschen. Die empfohlene maximale Arbeitsplatzkonzentration (MAK) für Mangan liegt bei 0,5 mg/m³ (MARQUARDT und SCHÄFER 2004).

2.5 Schwermetalle und ihr Einfluss auf Immunreaktionen

In der Literatur wird bei Untersuchungen mit Schwermetallen die Unterscheidung zwischen Irritantien und Allergenen getroffen (AIBA 1998). Hierbei werden solche Substanzen als Irritantien bezeichnet, die lediglich zu einem inflammatorischen Geschehen führen. Allergene, auch in Form von Haptenen, führen dagegen zu einer Sensibilisierung und bei erneutem Kontakt mit der gleichen Substanz zu einer Überempfindlichkeitsreaktion z.B. in Form einer Kontaktdermatitis (DE SMEDT et al. 2001).

Die in dieser Arbeit zusammen mit Bleiacetat zur Anwendung gekommenen In-vivo-Untersuchungen mit TDI und DNCB stellen eine Art dieser Kontaktallergien dar und sollen daher im Anschluß erläutert werden. Es wird hierbei zwischen der Induktion einer Th1- und einer Th2-Antwort als Reaktion der unterschiedlichen Allergene unterschieden.

2.5.1. Allergische Kontaktdermatitis

Es handelt sich hierbei um eine inflammatorische Hauterkrankung, die als Konsequenz einer gesteigerten Allergenexposition auftritt und durch das Zusammenwirken von DC, T-Zellen und Zytokinen vermittelt wird (NASORRI et al.

2002). Die Kontaktdermatitis tritt als Allergie vom Typ I (Soforttyp/ Anaphylaxie) und Typ IV (zellvermittelter/ verzögerter Typ) auf.

Der Typ I ist charakterisiert durch eine Ig-E-vermittelte Reaktion auf das lösliche Allergen innerhalb von 15 Minuten. Hierbei werden inflammatorische Zytokine (z.B. Leukotrien C4) und Histamin aus in der Sensibilisierungsphase stimulierten Mastzellen und basophilen Granulozyten freigesetzt; dies führt zu einer Vasodilatation und zur Kontraktion glatter Muskulatur. Die Symptome zeigen sich lokal als Urtikaria, Ekzem, Asthma oder systemisch als Anaphylaxie (MARQUARDT und SCHÄFER 2004). Als Typ IV wird dagegen jene Hypersensitivität bezeichnet, die nach Allergenkontakt verzögert auftritt.

Man unterteilt eine Allergie in die Sensibilisierungs- und die Auslösephase. In der Sensibilisierungsphase werden naive T-Zellen aktiviert und differenzieren zu

T-Gedächtnis-Zellen aus. In der anschließenden Auslösephase werden die ausdifferenzierten T-Gedächtniszellen lokal aktiviert und zu T-Effektorzellen umgewandelt; außerdem kommt es zur Ausschüttung diverser Zytokine und Chemokine.

Sensibilisierungsphase: Haptene, die aufgrund ihrer geringen Größe nicht vom Immunsystem erkannt werden, binden an lösliche oder zellständige Proteine und bilden somit einen Antigen-Komplex. Ausgehend von der Haut werden Haptene von ansässigen dendritischen Zellen, den Langerhanszellen (LC), aufgenommen und durch gleichzeitige Interaktion mit Keratinozyten via afferenter Lymphbahnen zum regionalen Lympknoten transportiert. Die DC durchlaufen während dieser Wanderung eine Reifung und sind nach der Antigenaufnahme in der Lage, ihr Antigen naiven T-Zellen im Lymphknoten zu präsentieren. BECKER und KNOP (1992) konnten bei humanen DC in diesem Zusammenhang die Aktivierung intrazellulärer MAPKinasen (ERK1/2) durch Kontaktallergene (nicht aber durch Irritantien) nachweisen.

Im regionalen Lymphknoten werden die T-Zellen durch zwei voneinander abhängige Signale aktiviert: zum einen werden entweder MHCI- oder MHCII-Moleküle exprimiert. Zum anderen muß es zur Expression costimulatorischer Moleküle wie B7.1, B7.2 (=CD 80/86) und ICAM 1 kommen. Nur beide Signale zusammen führen zu einer durch aktivierte T-Zellen resultierenden klonalen Expansion von T-Gedächtnis-Zellen. Der letzte Schritt der Sensibilisierungsphase besteht in dem Auswandern der T-Gedächtniszellen, was durch bestimmte exprimierte Oberflächen- und Adhäsionsmoleküle, sowie Chemokinrezeptoren ermöglicht wird.

Auslösephase (Challenge): Bei sekundärem Antigenkontakt wird die Auslösephase eingeleitet. Hier wird zwischen einer Antigen-unspezifischen und einer Antigen-spezifischen Phase unterschieden. In ersterer kommt es zur Freisetzung entzündlicher Mediatoren durch Keratinozyten. Mastzellen werden aktiviert, Chemokine und andere Entzündungsmediatoren freigesetzt. Daraufhin kommt es zur Rekrutierung und Aktivierung von Granulozyten, Makrophagen und den dendritischen Zellen. Während die erste Phase anläuft, kommt es zur Aktivierung

haptenspezifischer T-Gedächtniszellen, die sich in T-Effektorzellen umwandeln, Mediatoren (z.B. IFN-γ) freisetzen und zytotoxisch wirken (RIEMANN et al. 2003).

Durch eine erhöhte Gefäßpermeabilität und Plasmaexsudation kommt es zur Entstehung typischer Symptome der Kontaktdermatitis (Erythem, Ödem, Vesikulation), deren vollständige Ausbildung bis zu 72 Stunden dauern kann. Aus diesem Grund wird sie als verzögerter Typ bezeichnet (MARQUARDT und SCHÄFER 2004).

2.5.2. TDI-Kontaktallergie-Modell

TDI (Toluen-2,4-diisocyanat) ist ein niedermolekulares Antigen, das im Tiermodell eine Hypersensitivitätsreaktion vom Soforttyp und vom verzögerten Typ auslöst. FUCHIBE et al. (2003) haben in einer Studie an haarlosen Mäusen mit TDI eine Sensibilisierung durch epicutane Applikation von 1% TDI erzeugen können.

Den Tieren wurde TDI über fünf Tage auf die Bauchhaut gegeben, die Challenge erfolgte durch wiederholte Gabe von 0,1% TDI auf die zervikodorsale Haut alle zehn Tage. Nach der sechsten Challenge zeigte sich eine Allergie vom verzögerten Typ.

0,1% TDI allein hatte keinen Effekt bei nicht sensibilisierten Mäusen, von daher wurde eine Aktivierung von T-Gedächtniszellen beim Zweitkontakt in der Challenge angenommen. TOMINAGA et al. (1985) haben in einem anderen Versuchsansatz TDI auf die Ohrhaut von sensibilisierten Mäusen aufgetragen und nach 20 Stunden eine Ohrschwellung feststellen können. Zusätzlich kam es hier bei wiederholter

Im Dokument Untersuchung zur Beeinflussung der Funktion dendritischer Zellen durch Schwermetalle (Seite 19-0)