Serotonin und Serotoninrezeptorantagonisten

Studien zu der Wirkung von Serotonin oder Ketanserin lagen für das Pferd bisher nicht vor. Serotonin wurde als Testsubstanz gewählt, da es bei Nagetieren eine konzentrationsabhängige Bronchokonstriktion verursacht (DE SWERT et al. 2007).

Ziel dieser Studie war es zu untersuchen, ob es beim Pferd ebenfalls eine Bronchokonstriktion induziert und damit einen Angriffspunkt für neue Therapiemaßnahmen darstellen könnte.

Bei Menschen, Schafen, Rindern, Hunden und Katzen wurde Serotonin in der Lunge nachgewiesen. Während Serotonin wichtige Funktionen im ZNS, bei der Blutgerinnung und in der Regulation des Gefäßtonus (MOHAMMAD-ZADEH et al.

2008) besitzt, wurde seine Beteiligung an der Auslösung der Bronchokonstriktion bisher nicht beschrieben.

In der vorliegenden Studie konnte bei fünf der sechs Versuchspferde durch das Serotonin keine Kontraktion ausgelöst werden. An den PCLS von nur einem Pferd, wurde eine deutliche konzentrationsabhängige Bronchokonstriktion beobachtet, die durch eine vorherige Inkubation mit Ketanserin gehemmt werden konnte. Bei diesem Pferd wurde eine EC50 von 81,28 nM ermittelt, die eine vergleichbare Reaktionsstärke zum Meerschweinchen (EC50 69 nM) darstellte (RESSMEYER et al.

2006). Die Maus wies dagegen eine deutlich geringere Empfindlichkeit zum Serotonin auf (EC50 2000 nM) (HELD et al. 1999). An den PCLS vom Menschen und von nichthumanen Primaten (Marmoset) ließ sich durch Serotonin keine Reaktion induzieren (SEEHASE et al. 2010).

Anhand der bei einem Pferd vorhandenen serotonininduzierten Bronchokonstriktion kann vermutet werden, dass Serotoninrezeptoren in der equinen Lunge vorhanden sind. Bei diesem Pferd konnten zuvor keine Hinweise auf eine Lungenerkrankung nachgewiesen werden. Möglicherweise besitzt der Gesundheitszustand einen Einfluss auf die Serotoninreaktion oder die Serotoninrezeptoren

In einer Studie von DEATON et al. (2007) wurde gezeigt, dass an RAO erkrankte Pferde, im Gegensatz zum Menschen, auf eine Allergenexposition nicht mit einer allergischen Sofortreaktion reagierten. Vergleichend konnte bei gesunden Pferden diese Frühphasereaktion beobachtet werden. Es könnte vermutet werden, dass die

Reaktion bei gesunden Pferden ein Serotonin-vermittelter Schutzmechanismus ist, der die Ausbreitung des Allergens in die tiefen Atemwege verhindert. Bei erkrankten Pferden scheint dieser Mechanismus ausgeschaltet zu sein, wobei bisher nicht bekannt ist wie oder wodurch (DEATON et al. 2007).

Um diese Hypothese zu bestätigen oder zu widerlegen sollten weitere Versuche an lungengesunden Pferden durchgeführt werden.

5.1.4 Passive Sensibilisierung

In der vorliegenden Studie wurde die passive Sensibilisierung nach der von WOHLSEN et al. (2001) bei Ratten etablierten Methodik an zehn Pferden durchgeführt. Bei der passiven Sensibilisierung der Ratte oder verschiedener Labortiere zeigte sich ein deutlicher Unterschied in der Kontraktionsbereitschaft zwischen den passiv sensibilisierten und den Kontrollschnitten, bei denen das zugegebene Serum keine Antikörper enthielt. Die Kontrollschnitte wiesen bei keinem Tier eine Reaktion auf, während bei den passiv sensibilisierten Schnitten ein vollständiger Verschluss des Bronchuslumens beobachtet werden konnte. Dies ist auf die Anwesenheit spezifischer Antikörper in dem aktiv sensibilisierten Serum, mit dem die PCLS inkubiert wurden zurückzuführen, die freie Rezeptoren auf der Oberfläche von Entzündungszellen besetzen. Nach Zugabe des Allergens kommt es zur Kreuzvernetzung und somit zur Degranulation der Zellen, die eine Bronchokonstriktion bewirken (WOHLSEN et al. 2001).

Als Ursache für die deutlich gesteigerte Kontraktionsbereitschaft bei den Labortieren vermuteten BLACK et al. (1989) und RABE (1998) eine veränderte Phosphorylierung der Myosin-Leichtketten-Kinase sowie eine veränderte Adenosintriphosphataktivität.

Als eine andere Erklärung wurde eine Veränderung oder Fehlsteuerung der Calciummobilisierung sowie der Proteinkinase C-Aktivität in Erwägung gezogen.

BARTON (2009) führte die passive Sensibilisierung bereits an equinen PCLS durch.

Signifikante Bronchokonstriktionen konnten bei den passiv sensibilisierten Schnitten bei 80 % der Probanden (vier von fünf) zwei Minuten nach der Ovalbuminzugabe und bei 40 % (zwei von fünf) nach zehn Minuten beobachtet werden. Bei den

Kontrollschnitten konnte dagegen zu keinem Zeitpunkt ein signifikanter Unterschied in der Bronchokonstriktionsstärke festgestellt werden (BARTON 2009).

In der vorliegenden Studie konnte die bei Ratten beobachtete signifikante Reaktion der passiv sensibilisierten Schnitte und auch die von BARTON (2009) gezeigte Reaktion nicht reproduziert werden. Signifikante Reduktionen des Bronchuslumen konnten vorwiegend zehn Minuten nach der Ovalbuminzugabe sowohl bei den passiv sensibilisierten als auch bei den Kontrollschnitten beobachtet werden. Als Ursache für die bei den Kontrollschnitten stattgefundene Bronchokonstriktion kann man das Vorhandensein von Antikörpern gegen das Ovalbumin vermuten. Das Ovalbumin wird in den herkömmlichen Impfstoffen als Adjuvants verwendet. Falls die Probanden zuvor geimpft wurden, waren sie bereits aktiv sensibilisiert. Ob zu Versuchsbeginn Antikörper gegen das Ovalbumin vorhanden waren, hätte z. B. mit Hilfe eines FIT-Tests (funktioneller In-vitro-Test für die Sensibilisierung von basophilen Granulozyten) festgestellt werden können.

Bei zwei der zehn Probanden konnte nach Zugabe des Ovalbumins keine Reaktion beobachtet werden. Bei diesen Pferden kann davon ausgegangen werden, dass sie aufgrund mangelnder Immunisierung keine Antikörper besaßen, die mit dem zugegebenen Ovalbumin hätten reagieren können. Die fehlende Reaktion der passiv sensibilisierten PCLS aufgrund fehlender oder zu geringer Antikörper im Serum wurde durch vorhandene Kontraktionsinduktion in den nachfolgenden Versuchen widerlegt. Eine weitere mögliche Erklärung für die fehlende Kontraktion ist die Avitalität der Schnitte, die jedoch ebenfalls durch die Vitalitätsprüfung ausgeschlossen wurde.

Es kann vermutet werden, dass durch den Waschvorgang, der nach der Inkubation und vor der Ovalbuminzugabe erfolgte, die Entzündungszellen ausgewaschen wurden. Widerlegt werden kann diese Vermutung jedoch durch den Versuch von WOHLSEN et. al. (2001), bei dem trotz Waschvorgang die Reaktion der Bronchioli vollständig erhalten war.

Die in dieser Studie erlangten Erkenntnisse zur Wirkung von Histamin und Serotonin zeigen, dass beide Substanzen zur Induktion der Bronchokonstriktion beim Pferd

befähigt sind. Möglicherweise sind diese Stoffe an der allergeninduzierten Bronchokonstriktion beteiligt.

Die im Vergleich zur Ratte geringe Bronchokonstriktionsstärke beim Pferd könnte dadurch erklärt werden, dass fast alle Probanden Hinweise für eine Lungenerkrankung aufgewiesen haben. Es besteht also die Möglichkeit, dass, wie von DEATON et al. (2007) beschrieben, bei diesen Probanden keine sofortige Reaktion auf das Allergen erfolgen kann, da dieser Schutzmechanismus ausgeschaltet ist. Es könnte vermutet werden, dass das Pferd erst deutlich später mit einer signifikanten Bronchokonstriktion reagiert und die für die Ratte festgelegte Zeitspanne von zwei und zehn Minuten für das Pferd nicht angemessen zu sein scheint. Um dies zu bestätigen oder auszuschließen, sollte in weiterführenden Versuchen eine längere Zeitspanne nach der Allergenzugabe erfolgen. Außerdem sollte in nachfolgenden Arbeiten der Schwerpunkt auf der passiven Sensibilisierung mit einer Substanz liegen, zu der das Pferd zuvor noch keinen Kontakt gehabt hat.

Erst so kann abschließend beurteilt werden, ob die passive Sensibilisierung beim Pferd ähnliche Ergebnisse wie bei der Ratte liefert.