Einfluss des H 4 -Rezeptors auf die Zytokinproduktion stimulierter dendritischer Zellen

Inflammatorische, mikrobielle Stimuli wie LPS aktivieren und stimulieren DC zur Maturation und Sekretion von Zytokinen und fördern zusätzlich die Biosynthese von Histamin (AKIRA et al., 2001; OH et al., 1988). Die Zytokine der IL-12-Familie (IL-12, IL-23, IL-27) wurden nach Stimulation mit den TLR-Agonisten LPS, LTA und PGN sowohl bei DC von Wildtyp- als auch von H4R-Knockout-Mäusen vermehrt sezerniert. Hierbei war zu beobachten, dass die H4R-Knockout-Mäuse stets eine höhere Konzentration dieser Zytokine aufwiesen. So scheint die Sekretion dieser Zytokine H4R-mediiert zu sein. Stimuliert man den H4R, findet man geringere Konzentrationen dieser proinflammatorischen Zytokine der IL-12-Familie als nach genetischer Deletion. Dies kann im Hinblick auf die Funktionen dieser Zytokine im Ablauf einer immunologischen Erkrankung hilfreich sein, wenn auch H4R-Agonisten eine Inhibition dieser proinflammatorischen Zytokine zeigen würden. Auch CCL2, nicht aber TNFα, IL-10 und IL-6, wurde in den H4R-Knockout-Mäusen vermehrt sezerniert, so dass es scheint, als sei dieser Effekt zytokinspezifisch. Die H4R-vermittelte Inhibition von IL-12 und CCL2 wurde auch in anderen Arbeiten beschrieben. Humane DC und Monozyten zeigten nach Stimulation des H4R mit Histamin oder dem Agonisten 4-Methylhistamin (4-MH) eine Inhibition von proinflammatorischen Zytokinen, der spezifische Antagonist JNJ7777120 blockierte diesen Effekt, so dass auch dort dem H4R eine antiinflammatorische Wirkung zugeschrieben werden kann (GUTZMER et al., 2005; GSCHWANDTNER et al., unter Revision; DJIKSTRA et al., 2007). Im murinen System konnte dieser Effekt nur in Teilen reproduziert werden.

Vergleichbar mit den Ergebnissen an humanen Monozyten zeigten auch murine DC nach Stimulation mit Histamin eine Inhibition von IL-12 und TNFα. Dieser Effekt war sowohl in Wildtyp- als auch in H4R-Knockout-Mäusen zu sehen. Die Inhibition durch 4-MH konnte im murinen System nicht gezeigt werden. Die Zytokine blieben hier unbeeinflusst. 4-MH gilt zwar als Agonist am H4R, allerdings werden ihm auch agonistische Wirkungen am H2R zugeschrieben. Man könnte daher eine Beteiligung des H2R an diesen Effekten nicht ausschließen, wobei 4-MH zumindest zum humanen H4R eine 100-fach höhere Affinität aufweist (LIM et al., 2005). Für den murinen H4R ist in der Literatur nichts Vergleichbares beschrieben. Da nach Stimulation des H4R durch den Agonisten 4-MH kein Effekt zu beobachten war und laut SEIFERT 4-MH am rekombinanten murinen H4R nicht spezifisch

ist^*, Histamin dagegen die Zytokine inhibierte, kann man von einer Beteiligung anderer Hisraminrezeptoren wie zum Beispiel dem H2R ausgehen. Gestärkt wird diese Annahme durch die Daten der H4R-Knockout-Mäuse, die ebenfalls eine Inhibition der Zytokine nach Histaminstimulation, allerdings keinen Effekt nach Stimulation mit 4-MH zeigten. Bevor man begann, die H4R-vermittelte Wirkung auf die Zytokin- und Chemokinproduktion zu untersuchen, konnte gezeigt werden, dass bei Antigen-präsentierenden Zellen (APZ) Histamin über den H1R proinflammatorische Aktivität zeigt, über den H2R eine vorwiegend immunsupprimierende Funktion mediiert. Nach Binden von Histamin an den humanen H2R wurde die Produktion der proinflammatorischen Zytokine TNFα, IL-12, IL-18 inhibiert und das regulatorische IL-10 gesteigert (ELENKOV et al., 1998; VANNIER et al., 1991). Bislang wurde die durch Histamin induzierte Hemmung von IL-12 verschiedenen Histaminrezeptoren zugeschrieben. In Studien an humanen Zellen schrieben CARON et al. (2001) und GUTZMER et al. (2002) den Konzentrationsabfall dem H1R und H2R zu, IDZKO et al.

(2002) dem H2R und dem H3R. Die Suppression von IL-12 scheint beim H2R cAMP-vermittelt, beim H4R über die Aktivierung des Transkriptionsfaktors AP-1 vermittelt zu sein (GUTZMER et al., 2005).

Die Interaktion von T-Zellen und DC ist ausschlaggebend für die Immunantwort bei allergischen Erkrankungen und Autoimmunerkrankungen. Durch Histamin kann diese Interaktion beeinflusst werden. Betrachtet man beispielsweise die IL-12-Familie und deren Einfluss auf das Th1-dominierte Zellgeschehen bei murinen DC, kann man von einer Beeinflussung der T-Zellen zugunsten eines Th2-dominierten Geschehens durch die H4R-vermittelte Wirkung ausgehen. In einer anderen Arbeit an murinen DC wurde gezeigt, dass die Blockade des H4R mittels des spezifischen Antagonisten JNJ7777120 zu einer Runterregulation ders Th2-Zytokin IL-4, des proinflammatorischen Zytokins IL-6 und des Th17-Zytokins IL-17 führt (DUNFORD et al., 2006). So scheint es, als beeinflusse Histamin die Zytokinsekretion dendritischer Zellen zugunsten von Th2-Zellen. Th1-Zytokine wie IL-12 werden inhibiert, wohingegen das Th2-Zytokin IL-10 sowie das proinflammatorische Zytokin IL-6 in höheren Konzentrationen vorhanden sind. Die Untersuchungen machen deutlich, dass Histamin über den H4R als Immunmodulator wirkt, da sowohl immunsupprimierende als auch immunstimulierende Signale über den H4R mediiert werden. Die Zytokine der IL-12-Familie zeigten ein einheitliches Bild bezüglich ihrer Beeinflussung des H4R nach Stimulation mit

* Prof. Dr. R. Seifert, mündliche Mitteilung, 16.3.2011.

TLR-Agonisten und Histamin. Trotzdem erscheint es sinnvoll sie einzeln zu betrachten, da sie in der Literatur mit unterschiedlichen Erkrankungen in Verbindung gebracht werden.

Das proinflammatorische Zytokin IL-12 ist ein immunregulatorisches Schlüsselzytokin. Es polarisiert naive T-Zellen in Th1-Helferzellen und unterdrückt gleichzeitig Th2-Zytokine. Der Einfluss von Histamin auf die IL-12-Produktion von Zellen wurde von zahlreichen Autoren untersucht und scheint abhängig von der Spezies zu sein. Sowohl auf humanen als auch auf murinen DC konnte gezeigt werden, dass Histamin die durch LPS induzierte IL-12-Sekretion hemmt und somit zur Polarisierung einer Th2-Antwort beiträgt (GUTZMER et al., 2002, 2005; CARON et al., 2001; WENDORFF, 2008). Auf humanen DC konnte neben der Inhibition durch Histamin auch eine Inhibition durch 4-MH beobachtet werden, die durch den H4R-Antagonisten JNJ7777120 blockiert werden konnte (GUTZMER et al., 2005). Die Inhibition von IL-12 durch 4-MH konnte im murinen System nicht bestätigt werden.

SEIFERT zeigte gleiche Effekte von 4-MH. Er zeigte nicht nur, dass 4-MH am rekombinanten H4R nicht spezifisch ist sondern auch dass 4-MH eine hohe Affinität zu anderen Histaminrezeptoren aufweist. Im Gegensatz zu humanen Zellen scheint der H4R bezüglich der Stimulation von IL-12 einen inhibierenden Effekt und dadurch eine antiinflammatorische Wirkung zu haben.

IL-23, ebenfalls ein proinflammatorisches Zytokin, wird in der Literatur nicht ausschließlich als Th1-Zytokin, sondern vielfach neben IL-21 und TGFβ als wichtiger Faktor für die Entwicklung von Th17-Zellen beschrieben (CLARK u. FUHLBRIGGE, 2009; DIVEU et al., 2008). Seit der Entdeckung von Th17-Zellen und der direkten Verbindung zu IL-23 geht man davon aus, dass die IL-23/Th17-Achse und nicht mehr die IL-12/Th1-Achse für Autoimmunerkrankungen verantwortlich ist (KAGAMI, 2011). Th17-Zellen treten in Autoimmunerkrankungen wie zum Beispiel bei Psoriasis und Morbus Crohn vermehrt auf. Es konnte gezeigt werden, dass in Läsionen von Psoriasispatienten vermehrt IL-23 produziert wird. Auch bei der atopischen Dermatitis wird eine Beteiligung von Th17-Zellen diskutiert.

Sowohl in Hautbiopsien als auch in peripherem Blut von Patienten mit atopischer Dermatitis wurde eine erhöhte Konzentration der Th17-Zellen bzw. des Th17-Zytokins IL-17 nachgewiesen (TODA et al., 2003; KOGA et al., 2008). Inwieweit IL-23 die Produktion der Th17-Zellen beeinflusst muss noch weiter erforscht werden. Die in dieser Arbeit gezeigte inhibierende Wirkung des H4R auf die Sekretion von IL-23 könnte bei der Behandlung von Psoriasis oder auch atopischer Dermatitis von Interesse sein. Eine Stimulation des H4R würde demnach zu einer Linderung der Symptome führen.

Das dritte Mitglied der IL-12-Familie, das proinflammatorische IL-27, wird von APZ gebildet. Zusammen mit IL-12 verstärkt es die Produktion von IFNγ, wodurch es zu einer Polarisierung der naiven T-Zellen in Richtung Th1 kommt (PFLANZ et al., 2002). Eine Studie mit IL-27-Knockout-Mäusen zeigte, dass die Deletion des IL-27-Rezeptors proinflammatorische Auswirkungen hat. Die Tiere entwickelten nach Infektion mit Mycobacterium tuberculosis über Aerosole stärkere Entzündungssymptome. Die proinflammatorischen Zytokine TNFα, IFNγ und IL-12 wiesen eine signifikant erhöhte Konzentration in der Lunge auf, zudem war eine verstärkte Anzahl von Leukozyten nachzuweisen (HÖLSCHER et al., 2005). Auch andere Studien mit IL-27-Knockout-Mäusen beschrieben erhöhte Entzündungssymptome nach Infektion mit intrazellulären Erregern (VILLARINO et al., 2003; ROSAS et al., 2006). Obwohl die Zytokine der IL-12-Familie Ähnlichkeiten in ihrer Struktur aufweisen, scheinen sie im Organismus gegensätzliche Funktionen zu haben. Auf der einen Seite werden monoklonale Antikörper gegen IL-23/IL-12p40 in klinischen Studien für Multiple Sklerose und Psoriasis getestet, auf der anderen Seite sind Typ 1 Interferone, welche die Synthese von IL-27 fördern, bei der Behandlung von Multipler Sklerose im Einsatz (BUTTMANN u. RIECKMANN, 2007).