Die Existenz eines vierten Histamin-Rezeptors wurde bereits 1994 von RAIBLE et al.
(1994) anhand von Studien am humanen H3R auf eosinophilen Granulozyten postuliert und die Klonierung des humanen H4R erfolgte kurze Zeit später von mehreren Arbeitsgruppen (NAKAMURA et al. 2000; ODA et al. 2000; LIU et al.
2001a; NGUYEN et al. 2001). VAN RIJN et al. (2008) konnten 2008 zwei Isoformen
des Rezeptors als H4(67)- und H4(302)-Isoform isolieren, die weder 7-transmembranäre Helices noch eine Signalfunktion aufwiesen. Ihnen wurde daher
eine regulatorische Rolle zugeschrieben, da sie die Histaminbindungsaffinität an den H4R(390) um 55 % (H4(302)) und 30 % (H4(67)) zu senken schienen (VAN RIJN et al. 2008). Der H4R wird besonders hoch im Knochenmark und den peripheren hämatopoetischen Zellen exprimiert. Er kommt zudem auf Eosinophilen, Neutrophilen, DC, T-Zellen, Basophilen, Mastzellen, im peripheren Gewebe der Hepatozyten, in der Milz, im Thymus, in der Lunge, im Dünndarm, im Kolon und im Herzen vor (AKDIS u. SIMONS 2006). Neuere Studien konnten zeigen, dass der H4R auch auf endokrinen Zellen im Fundusbereich der Ratte exprimiert wird (MORINI et al. 2008). Auch im ZNS der Ratte und des Menschen konnte er funktionell nachgewiesen werden, (CONNELLY et al. 2009) wobei er besonders stark in den Spinalganglien und dem Rückenmark der Ratte exprimiert wurde (STRAKHOVA et al. 2009). Für eine Beteiligung des H4R am allergischen und entzündlichen Geschehen sprechen mehrere Studien der letzten Jahre, die sich vorwiegend mit Zellen hämatopoetischen Ursprungs beschäftigten. Für eine mögliche Bedeutung im allergischen Geschehen spricht auch die Studie von (NAKAYA et al. 2004), die den H4R auf Nerven der humanen Nasenschleimhaut über immunhistochemische Studien nachweisen konnten. Der H4R wird auf vielen DC-Subtypen von Mensch und Maus funktionell exprimiert und ist am Entzündungsgeschehen über die Sekretion verschiedener Zytokine beteiligt. Auf DC wirkt er ebenfalls vermehrt anti-inflammatorisch über die Hemmung der Sekretion der Zytokine IL-12, CCL2, CXCL10/IP10, TNFα, IFNα und CXCL8 (GUTZMER et al. 2005, 2009, 2011;
DIJKSTRA et al. 2008; GSCHWANDTNER et al. 2010, 2011). Auf den untersuchten
Th1/2- und Th17-Zellen kam es zu einer Hochregulation der Zytokine IL-31 und IL-17 durch den H4R (GUTZMER et al. 2009; MOMMERT et al. 2012). Auf Monozyten kommt es durch die Stimulation des H4R zu einer Hemmung der IL-12-Zytokine, dem CCL2 und dem CXCL10/IP10 (DIJKSTRA et al. 2007; GSCHWANDTNER et al.
2012). Im allergischen sowie entzündlichen Geschehen wird über den H4R die Chemotaxis der Eosinophilen gesteigert (SIMONS 2004) und gemeinsam mit dem H2R ist er an der Erhöhung der IL-16-Sekretion in CD8+-T-Zellen beteiligt (GANTNER et al. 2002; SIMONS 2004). Auf humanen NK-Zellen konnten DAMAJ et al. (2007) neben dem H1R auch den H4R nachweisen. Humane dermale Fibroblasten exprimieren den H4R auf mRNA- und Protein-Ebene und interessanterweise wird die Expression des H4R durch LPS-Stimulation hochreguliert (IKAWA et al. 2008).
Abbildung 2-5: Expression des H4R in der humanen Haut (modifiziert nach YAMAURA et al.
2013)
Die Keratinozyten regulieren die H4R-Expression während ihrer Differenzierung hoch. Histamin, überlicherweise von Mastzellen in der Haut ausgeschüttet, stimuliert über den H1R und den H4R die Juckreizentstehung in den sensorischen Neuronen. Auf dermalen humanen Fibroblasten konnte bislang nur der H4R nachgewiesen werden.
H4R H1-4R H1,3,4R
2.4.2 Signaltransduktion, insbesondere der MAPK SAPK/JNK, p38 und ERK1/2 Der vierte Histamin-Rezeptor ist wie der H3R an das Gi/o-Protein gekoppelt und auch die für die GPCR nachgewiesene konstitutive Aktivität konnte am humanen H4R belegt werden (MORSE et al. 2001; LIM et al. 2005; SCHNEIDER et al. 2009;
SCHNEIDER u. SEIFERT 2009). Die Aktivierung über das Gai/o-Protein (HOFSTRA et al. 2003) oder das Ga16-Protein (ODA et al. 2000; MORSE et al. 2001) wirkt auf die Erhöhung des intrazellulären Ca++-Gehalts ein. Dieses Ga16-Protein wird selektiv in Zellen des Immunsystems exprimiert (WILKIE 1991). In Mastzellen und Eosinophilen führt die Aktivierung des H4R über die Aktivierung der Phospholipase C zu einer intrazellulären Ca++-Erhöhung (HOFSTRA et al. 2003). Eine Hemmung der Adenylatcyclase und im Folgenden die Reduzierung des cAMP konnte in humanen Zelllinien als eine Folge der Aktivierung des H4R herausgestellt werden (C. LIU et al.
2001a; LIM et al. 2005).
Abbildung 2-6: Die LPS-Stimulation von Makrophagen initiiert Signalwege und Transkriptionsfaktoren (nach GUHA u. MACKMAN 2001)
LPS bindet an das Serumprotein LBP und wird an das CD14-Molekül an der Zelloberfläche gebunden.
Es bindet dann an den TLR4 und das MD-2. Es kommt zur Stimulation der MAPK-Signalwege ERK, JNK und p38. Diese Signalwege phosphorylieren direkt oder indirekt Transkriptionsfaktoren wie Elk-1, c-Jun, c-Fos, ATF-1, ATF-2, SRF und CREB. Ergänzend hierzu aktiviert LPS den IKK-Signalweg über MyD88, IRAK und TRAF6. Die TAK1-TAB2- und MEKK1-ECSIT-Komplexe phosphorylieren IKKß, welches widerum die IκBs phosphoryliert. Diese degradieren und aktivieren u.a. die NFκB/Rel-Komplexe p50/p65. Über den PI3K-Akt-Signalweg wird p65 über eine noch unbekannte Kinase phosphoryliert und aktiviert.
Die Aktivierung der MAPK über den H4R konnte in mehreren unabhängigen Studien gezeigt werden. MORSE et al. (2001) konnten in transfizierten HEK-293 Zellen darstellen, dass es nach der Aktivierung des H4R über den pertussiv-sensitiven Signalweg zu einer Aktivierung der MAPK kommt. DANDEKAR u. KHAN (2012) zeigten, dass die In-vitro-Stimulation der Splenozyten von C57BL/6-Mäusen Histamin (10-4 bis 10-8 mol/l) im Vergleich zur Positivkontrolle PMA (Phorbol-12-myristat-13-acetat) zu einer Verminderung der SAPK/JNK-Phosphorylierung führte. Zudem verwendeten sie Splenozyten von TNFα-Knockout-Mäusen, um den Einfluss der Histamin-Rezeptoren auf die Aktivierung des SAPK/JNK-Signalwegs zu untersuchen.
Aus den Ergebnissen schlussfolgerten sie, dass sowohl der H3R als auch der H4R eine Rolle in der TNFα-vermittelten Aktivierung des SAPK/JNK-Signalwegs spielen könnten. Die Stimulation des humanen H4R mit Histamin führte zu einer Aktivierung von ß-Arrestin2 und im Folgenden zu einer Phosphorylierung der MAPK ERK1/2 in einer epithelialien Zelllinie (ROSETHORNE u. CHARLTON 2011). Die gesteigerte IL-6-Produktion von murinen Mastzellen konnte auf die Phosphorylierung von ERK1/2, AKT und PI3Kγ als Folge einer H4R-Aktivierung zurückgeführt werden (DESAI u. THURMOND 2011). Die Ergebnisse von GUTZMER et al. (2005) zeigten im humanen System eine andere Situation. Sie wiesen die Aktivierung von AP-1 und im Folgenden von p38 und SAPK/JNK in DC durch Histamin und Clobenpropit nach, konnten jedoch keine Phosphorylierung von ERK1/2 beobachten. Auch GSCHWANDTNER et al. (2012) vermuteten, dass der ERK1/2-Signalweg in den APC eine eher untergeordnete Rolle spielt. FERREIRA et al. (2012) zeigten, dass der murine H4R die Motilität der Mikroglia steigert und hierbei der Akt- und p38-Signalweg involviert sind. Die gesteigerte Migration der Mikroglia durch LPS-Stimulation hingegen wurde durch Zugabe von Histamin gehemmt.