Tierärztliche Hochschule Hannover
Einfluss des Histamin-H
4-Rezeptors auf die T-Zell-Aktivierung bei allergischen
Hauterkrankungen
INAUGURAL – DISSERTATION zur Erlangung des Grades einer Doktorin
der Veterinärmedizin
- Doctor medicinae veterinariae - ( Dr. med. vet. )
vorgelegt von Hannah Mariele Bunk
(Frankfurt am Main)
Hannover 2011
Wissenschaftliche Betreuung: Prof. Dr. Wolfgang Bäumer, Institut für Pharmakologie, Toxikologie und Pharmazie
1. Gutachter: Prof. Dr. Wolfgang Bäumer 2. Gutachter: Prof. Dr. M. Hewicker-Trautwein
Tag der mündlichen Prüfung: 16.5.2011
Die Arbeit wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert.
Für Arman und
meine lieben Eltern
Inhalt
1 Einleitung...13
2 Literaturübersicht...15
2.1 Histamin...15
2.2 Die Histaminrezeptoren ...17
2.2.1 Der Histamin-H1-Rezeptor...18
2.2.2 Der Histamin-H2-Rezeptor...19
2.2.3 Der Histamin-H3-Rezeptor...19
2.3 Der Histamin-H4-Rezeptor...20
2.3.1 Vorkommen ...21
2.3.2 Signaltransduktion über den H4R...21
2.3.3 Liganden ...22
2.4 Das Immunsystem...27
2.4.1 T-Helferzellen – Th1/Th2 Balance ...28
2.4.2 Dendritische Zellen...30
2.4.3 Interaktion zwischen dendritischen Zellen und T-Helferzellen...31
2.5 Die Interleukin-12-Familie ...33
2.5.1 Interleukin-12...34
2.5.2 Interleukin-23...36
2.5.3 Interleukin-27...38
2.6 Allergisch entzündliche Hauterkrankungen...39
2.6.1 Atopische Dermatitis ...40
2.6.2 Allergische Kontaktdermatitis ...41
2.6.3 Murine Kontaktallergiemodelle ...42
3 Material und Methoden...44
3.1 Geräte und Reagenzien ...44
3.1.1 Geräte für In-vitro-Versuche...44
3.1.2 Reagenzien für In-vitro-Versuche...45
3.1.3 Geräte für In-vivo-Versuche ...45
3.1.4 Reagenzien für In-vivo-Versuche ...46
3.1.5 Geräte/Reagenzien für ELISA und Proteinextraktion ...46
3.1.6 Histaminrezeptoragonisten/ -antagonisten...47
3.1.7 Hergestellte Puffer und Lösungen für In-vitro-Versuche ...47
3.2 Versuchstiere...48
3.3 Versuchsübersicht ...48
3.4 In-vivo-Versuche...49
3.4.1 TDI-Kontaktallergiemodell...50
3.4.2 FITC-Kontaktallergiemodell...53
3.4.3 Versuche zum akuten Entzündungsgeschehen ...56
3.4.4 Einzelparameter der In-vivo-Versuche ...57
3.5 In-vitro-Versuche...58
3.5.1 Generierung muriner dendritischer Zellen...58
3.5.2 Stimulation muriner dendritischer Zellen mit Toll-Like-Receptor-Agonisten...59
3.5.3 Zytokinbestimmung in Zellkulturüberständen mittels ELISA ...60
3.6 Statistische Auswertung...60
4 Ergebnisse...61
4.1 In-Vitro-Versuche ...61
4.1.1 Einfluss des H4R auf die Zytokinkonzentration nach Stimulation mit Toll-Like- Receptor-Agonisten ...61
4.1.2 Einfluss von Histamin und 4-Methylhistamin auf die Zytokinsekretion in dendritischen Zellen ...65
4.2 In-vivo-Versuche...69
4.2.1 Einfluss des H4R im TDI-Modell in der Sensibilisierungsphase...69
4.2.2 Einfluss des H4R im TDI-Modell in der chronischen Dermatitis ...73
4.2.3 Einfluss des H4R im FITC-Modell in der Sensibilisierungsphase...77
4.2.4 Einfluss des H4R im FITC-Modell in der Challengephase...80
4.2.5 Einfluss des H4R im Arachidonsäure-Modell...84
5 Diskussion ...85
5.1 Einfluss des H4-Rezeptors auf die Zytokinproduktion stimulierter dendritischer Zellen in vitro...86
5.2 Rolle des H4-Rezeptors in murinen Kontaktallergiemodellen...89
5.3 Schlussfolgerung und Ausblick ...94
6 Zusammenfassung ...97
7 Summary...99
8 Literaturverzeichnis ...102
9 Tabellenanhang...136
Abkürzungsverzeichnis
± Plus / Minus
% Prozent
°C Grad Celsius
4-MH 4-Methylhistamin
µl Mikroliter
µg Mikrogramm
AA Arachidonsäure
Abb. Abbildung
ACD Allergische Kontaktdermatitis
AD Atopische Dermatitis
Ag Antigen
AP-1 Activator protein-1
APC Antigenpräsentierende Zelle
ATP Adenosintriphosphat
BMDC Bone marrow derived dendritic cells
BSA Bovines Serum Albumin
bzw. beziehungsweise
cAMP cyclisches Adenosinmonophosphat
CCL2 Chemokin (C-C motif) ligand 2
CD Cluster of differentiation CIA Collagen-induzierte Arthritis
ConA Concanavalin A
DC Dendritische Zelle
d.h. das heißt
DMSO Dimethylsulfoxid
DNA Desoxyribonucleic acid (Desoxyribonukleinsäure)
DNCB 2,4-Dinitrochlorobenzen
EAE Experimentelle Autoimmun Encephalitis
EBI3 Epstein-Barr-Virus 3
ELISA Enzyme-Linked-Immunosorbent-Assay
ERK Extracellular-regulated kinase et al. et alii, und Andere
FITC Fluorescein-Isothiocyanat
FKS Fetales Kälberserum
g Gramm
GM-CSF Granulocyte macrophage colony-stimulating factor
GPCR G-Protein gekoppelter Rezeptor
h hora, Stunde
HDC Histidindecarboxylase
HPBCD Hydroxypropyl-β-Cyclodextrin
H1R Histamin-H1-Rezeptor(en) H2R Histamin-H2-Rezeptor(en) H3R Histamin-H3-Rezeptor(en) H4R Histamin-H4-Rezeptor(en)
IFN Interferon
Ig Immunglobulin
IL Interleukin
i.p. intraperitoneal
IRF interferon regulatory factor
JAK Janus Kinase
JNJ JNJ7777120
JNK c-Jun N-terminal Kinase
kg Kilogramm
KGW Körpergewicht
l Liter
LC Langerhanszellen
LLNA local lymph node assay
Ln./Lnn. Lymphonodus, Lymphknoten
LPS Lipopolysaccharid
LTA Lipoteichonsäure
MAPK Mitogen-aktivierte Proteinkinase
MEST Mouse-Ear-Swelling-Test
mg Milligramm
MHC Major-Histocompatibility-Complex
ml Milliliter
MW Mittelwert
MoDC Monocyte derived dendritic cells
n Anzahl der Versuche
NFκB nuclear factor κB
NK natürliche Killerzelle
NKSF Natural killer cell stimulatory factor PAMP Pathogen-associated molecular pattern
PBS Phosphate-buffered saline
PGE Prostaglandin E
PGN Peptidoglykan
PRR Pathogen recognition receptor
s.c. Subcutan
SEM Standard error of the mean/Standardfehler SOCS suppressors of cytokine signaling
STAT Signal transducer and activator of transcription
Tab. Tabelle
TCCR T-cell cytokine receptor
TDI Toluen-2,4-diisothiocyanat
TGF Transforming Growth Factor
Th T-Helferzelle
TNF Tumor-Nekrose-Faktor
TLR Toll-Like-Receptor
TZR T-Zell-Rezeptor
u.a. unter anderem
v.a. vor allem
z.B. zum Beispiel
ZNS Zentralnervensystem
13 1 Einleitung
Das biogene Amin Histamin ist ein wichtiger Mediator bei allergischen Entzündungsreaktionen wie beispielsweise der atopischen Dermatitis. Als Gewebshormon ist die Wirkung von Histamin vielfältig. Histamin vermittelt seine Wirkungen über vier verschiedene Histaminrezeptoren (HxR), die nach ihrer Reihenfolge der Entdeckung H1R, H2R, H3R und H4R genannt werden. Der im Jahr 2000 entdeckte H4R wird für die Behandlung von allergischen Hauterkrankungen als eine mögliche Alternative zu den bisherigen Antihistaminika gesehen. Der Einsatz von klassischen H1R-Antihistaminika bei allergischen Entzündungen wie der allergischen Kontaktdermatitis und der atopischen Dermatitis führt bisher zu einem nicht zufriedenstellenden therapeutischen Effekt. Bislang nicht erklärbare Funktionen von Histamin sollen durch den H4R erschlossen werden. Der H4R wird unter anderem von Zellen des Immunsystems exprimiert. Die Expression auf dendritischen Zellen, T-Zellen, eosinophilen Granulozyten, basophilen Granulozyten, Mastzellen und vielen anderen Zellen zeigt eine enge Beziehung des H4R zwischen Entzündungsgeschehen und dem Ablauf einer Immunantwort. Es konnte bereits nachgewiesen werden, dass der H4R sowohl für die Chemotaxis einiger Immunzellen als auch für eine Beeinflussung der Zytokinsekretion verantwortlich ist. Bislang werden H4R- Antagonisten vielversprechende immunmodulatorische Eigenschaften zugeordnet. Inwieweit sich eine neue Therapiemöglichkeit ergibt, ist noch nicht hinreichend geklärt.
Die vorliegende Arbeit setzt sich aus In-vitro-Versuchen mit dendritischen Zellen und In- vivo-Versuchen an der Maus zusammen. Dendritische Zellen spielen eine zentrale Rolle bei der Immunantwort, wodurch sie einen wichtigen Faktor bei allergischen Krankheiten darstellen. Es ist ihnen möglich, eindringende Antigene aufzunehmen, zu prozessieren und im Lymphknoten antigenspezifische T-Zellen zu aktivieren. Ziel der Arbeit ist es, den Einfluss des H4R auf T-Zell-spezifische Zytokine und damit die Wirkung bei allergischen Entzündungen zu untersuchen. Bei den In-vitro-Versuchen, die mit aus Knochenmark von Mäusen generierten dendritischen Zellen von Wildtyp und H4R-Knockout-Mäusen durchgeführt werden, wird besonderes Augenmerk auf die proinflammatorischen Zytokine der IL-12-Familie gelegt, die bei immunologischen Erkrankungen wie beispielsweise Psoriasis eine wichtige Rolle spielen. Hierfür werden die Zellen mit Toll-Like-Receptor- Agonisten stimuliert und die Konzentrationen der Zytokine in den Zellkulturüberständen
bestimmt. In vivo soll die Wirkung des Rezeptors in der allergischen Kontaktallergie anhand zweier Th2-dominierter Kontaktallergiemodelle untersucht werden. Mit Hilfe eines spezifischen Antagonisten des H4R und H4R-Knockout-Mäusen soll geprüft werden, ob eine Blockade des Rezeptors einen klinischen Effekt auf die allergische Entzündungsreaktion zeigt, wodurch er als mögliche Therapie von chronisch-allergischen Entzündungen der Haut von Interesse wäre. Wichtige Parameter sind dabei die entzündliche Ohrschwellung, Gewicht und Zellzahl der regionalen Lymphknoten sowie Expression verschiedener pro- und antiinflammatorischer Zytokine.
2 Literaturübersicht 2.1 Histamin
Histamin ist ein Gewebshormon und Neurotransmitter im Organismus. Es übernimmt vielfältige Funktionen, unter anderem im Allergiegeschehen und Immunsystem, im Magen zur Regulation der Säuresekretion und im ZNS als Transmitter spezifischer histaminerger Neurone auf den Schlaf-Wach-Rhythmus.
Im Jahre 1907 wurde Histamin, damals unter dem Namen „Imidazoläthylamin“, von A.
Windhaus und W. Vogt als „chemische Kuriosität“ synthetisch hergestellt. 3 Jahre später, 1910, isolierte Sir Henry Dale als erster Mensch diese Substanz aus dem Getreidepilz Mutterkorn (BARGER u. DALE, 1910; DALE u. LAIDLAW, 1910). Der Naturstoff konnte im gleichen Jahr von DALE und LAIDLAW (1910) im Körper nachgewiesen werden. Da es sich herausstellte, dass sich diese Substanz in vielen Geweben des menschlichen Körpers befindet (BEST et al., 1927), wurde ihr der Name „Histamin“ gegeben, abstammend von dem griechischen Wort histos = Gewebe und amin = stickstoffhaltige Substanz.
Struktur und Biosynthese
Das Gewebshormon gehört zu der Klasse der biogenen Amine (chemischer Name 2-(4-Imidazolyl)-ethylamin). Es besteht aus einem fünfgliedrigen Kohlenstoffring mit zwei substituierten Stickstoffatomen mit einer Ethylamin-Seitenkette (siehe Abbildung 2-1).
Abbildung 2-1: Strukturformel von Histamin
Gebildet wird es aus der Aminosäure L-Histidin durch oxidative Decarboxylierung mit Hilfe des zytoplasmatischen Enzyms Histidindecarboxylase (SCHAYER, 1956). OHTSU et al.
(2001) untersuchten Histidindecarboxylase-defiziente Mäuse (HDC-/-) und konnten zeigen, dass diese nicht in der Lage waren aus Histidin Histamin zu synthetisieren.
Die Biosynthese erfolgt im Organismus in Mastzellen, basophilen Granulozyten, Zellen der Epidermis, der Magenschleimhaut und des ZNS. Gespeichert wird es in Vesikeln durch Bindung an das saure Mucopolysaccharid Heparin. RILEY und WEST konnten 1952 erstmals den Zusammenhang von Histamin und Mastzellen feststellen. Sie zeigten, dass Substanzen, die zur Freisetzung von Histamin führten, ebenfalls Gewebsmastzellen zerstören (RILEY u.
WEST, 1952). In zahlreichen Zellen wie z.B. T-Zellen und Makrophagen kann Histamin zudem synthetisiert werden. Es wird in diesen Zellen nicht gespeichert, sondern spontan aus der Zelle freigesetzt. Ansonsten erfolgt die Freisetzung durch Degranulation der histaminspeichernden Vesikel (RILEY u. WEST, 1952).
Funktion
Histamin spielt bei vielen physiologischen und pathophysiologischen Vorgängen im Körper eine Rolle. Es dient im Organismus sowohl als Gewebshormon als auch als Neurotransmitter.
Im Magen-Darm-Trakt reguliert es Magensäureproduktion und Motilität. Zudem induziert es im Herz-Kreislaufsystem eine Kontraktion der großen Blutgefäße und Erweiterung kleinerer Gefäße und führt dadurch beispielsweise zu Hautrötung. Direkt am Herzen wirkt Histamin positiv ionotrop und chronotrop. Auch in Teilen des zentralen Nervensystems können Histaminkonzentrationen nachgewiesen werden. Über präsynaptische Rezeptoren reguliert Histamin die Freisetzung von Histamin selbst aber auch Neurotransmittern wie Acetylcholin und Serotonin. So ist es u.a. verantwortlich für Steuerung des Schlaf-Wach-Rhythmus und der Appetitkontrolle.
Histamin ist auch an verschiedenen pathophysiologischen Vorgängen beteiligt, so zum Beispiel als Mediator allergischer Reaktionen. So befinden sich während allergischer Hautreaktionen hohe Konzentrationen von Histamin in der Haut, wodurch es zu Juckreiz, Schmerz, Ödemen und Hautrötungen kommt, den klassischen Symptomen einer Entzündung.
Ferner führt Histamin durch seine Effekte auf Blutgefäße und Bronchien zu Blutdruckabfall und Atemnot (PARSONS u. GANELLIN, 2006).
Abbildung 2-2: Funktionen von Histamin (modifiziert nach AKDIS u. SIMONS, 2006)
2.2 Die Histaminrezeptoren
Histaminrezeptoren sind ubiquitär im Organismus vorhanden. Durch Bindung von Histamin an die bislang vier bekannten Histaminrezeptoren, die nach der Reihenfolge ihrer Entdeckung H1-Rezeptor (H1R), H2-Rezeptor (H2R), H3-Rezeptor (H3R) und H4-Rezeptor (H4R)benannt wurden, werden die Effekte des biogenen Amins vermittelt. Im Jahr 1966 gelang es ASH und SCHILD (1966), die Salzsäuresekretion in der Magenschleimhaut zu blockieren, wodurch der Grundstein zur Postulierung des H2R gelegt wurde (ASH u. SCHILD, 1966; BLACK et al., 1972). Nachdem 1972 eine pharmakologische Unterscheidung zwischen H1R und H2R erfolgte (BLACK et al., 1972), wurde 1983 der H3R erstmals beschrieben (ARRANG et al., 1983). In den 90er Jahren konnte die genetische Struktur der drei Rezeptoren aufgeschlüsselt werden. Erst im Jahr 2000 wurde der humane H4R von verschiedenen Arbeitsgruppen entdeckt und charakterisiert, zum selben Zeitpunkt wurde seine DNA-Sequenz kloniert (NAKAMURA et al., 2000; ODA et al., 2000).
Die vier Histaminrezeptoren unterscheiden sich in ihrem Expressionsprofil, ihrem Signaltransduktionsweg, ihrer Funktion und auch in ihrer Affinität Histamin zu binden (AKDIS u. SIMONS, 2006). Sie gehören zu der Gruppe der membranständigen G-Protein- gekoppelten Rezeptoren (GANTZ et al., 1991; YAMASHITA et al., 1991; LOVENBERG et al., 1999). G-Proteine übertragen ein Signal auf einen intrazellulären second messenger, der entweder direkt oder über einen Zwischenschritt beispielsweise eine Ionenkanalkonformation herbeiführt, die durch Phosphorylierung von Proteinen zustande kommt. Jedem Rezeptortyp können spezifische Effekte zugeordnet werden.
2.2.1 Der Histamin-H1-Rezeptor
Der H1R befindet sich ubiquitär im Körper, insbesondere in der glatten Muskulatur von Atmungs-, Magen-Darm- und Urogenitaltrakt sowie im kardiovaskulären System. Zudem findet man ihn im zentralen Nervensystem und auf verschiedenen Zelltypen wie z.B.
Lymphozyten und Endothelzellen (SCHWARTZ et al., 1991; HAAS u. PANULA, 2003). Die Stimulation des H1R beeinflusst hauptsächlich die Kontraktion der glatten Muskulatur von Bronchien, Darm und Gefäßen. Bindet Histamin an den H1R auf Arteriolen, wird die Stickstoffmonoxidbildung stimuliert, wodurch die Gefäßmuskelzellen erschlaffen. Venolen dagegen reagieren durch Bindung von Histamin an den H1R mit einer Kontraktion von Endothelzellen, wodurch sich Lücken im Zellverband bilden durch die Plasmaflüssigkeit ausströmen kann (BAKKER et al., 2002). Zudem entsteht durch Stimulation afferenter Nervenendigungen Juckreiz. Demnach spielt der H1R eine große Rolle in Allergie- und Entzündungsgeschehen. Auch immunmodulatorische Effekte können über den H1R vermittelt werden. So konnten Untersuchungen an H1R-Knockout-Mäusen zeigen, dass die T- und B-Zell-Proliferation deutlich reduziert war (BANU u. WATANABE, 1999). Zudem aktiviert der H1R die Transkriptionsfaktoren AP-1 (activator protein-1) und NF-κB (nuclear factor κB), die eine wichtige Rolle bei Entzündungen spielen. Dieser Effekt konnte durch H1R-Antihistaminika geblockt werden (BAKKER et al., 2002; ROUMESTAN et al., 2008).
H1R-Antagonisten sind seit den 30er Jahren bekannt. Therapeutisch eingesetzte H1R- Antagonisten gibt es in drei Generationen. H1-Antihistaminika der ersten Generation wie Diphenhydramin und Mepyramin sind stark lipophil und können daher die Blut-Hirn- Schranke passieren. Sie wirken über den H1R im ZNS sedierend, so dass sie in der Humanmedizin als Schlafmittel Anwendung finden. Im Gegensatz dazu sind die H1-Antihistaminika der 2. und 3. Generation wie Ceterizin und Loratadin schlecht bis gar
nicht lipohil. Sie werden häufig bei allergischer Konjunktivitis und Rhinitis eingesetzt. Als H1-Antihistaminika ist in der Veterinärmedizin ausschließlich der Wirkstoff Chlorphenamin in einem Kombinationspräparat (Atussin®) bei Pferd und Hund zur Behandlung von allergisch bedingtem Husten zugelassen.
2.2.2 Der Histamin-H2-Rezeptor
Der H2R wird hauptsächlich von Parietalzellen der Magenschleimhaut exprimiert. Bindet Histamin an den H2R, kommt es zu einer Sekretion von Magensäure und Pepsin. Dieser Effekt konnte durch H2R-Antagonisten verringert werden (PENDLETON et al., 1985).
Daraus ergab sich eine große therapeutische Bedeutung der H2R-Antagonisten bei der Behandlung von Gastritis oder Magenulzera.
Auch die glatte Muskulatur von Herz, Gefäßsystem und Atemwegen exprimiert den H2R. An glatter Muskulatur wirkt Histamin über den H2R relaxierend, zudem wird über ihn eine Gefäßerweiterung der Arteriolen vermittelt (FOREMAN et al., 1985; DEL VALLE u.
GANTZ, 1997; HILL et al., 1997; BACHERT, 2002). Am Herz verursacht eine Stimulation des H2R ausgeprägte positiv chronotrope und ionotrope Wirkungen (BLACK et al., 1972).
Auf Immunzellen wie basophilen Granulozyten, dendritischen Zellen und Monozyten hat Histamin über den H2R Einfluss auf die Produktion diverser Zytokine, so wird die durch bakterielle Antigene induzierte Produktion von TNF-α, IL-1 sowie IL-12 gehemmt und die Produktion von IL-10 und IL-18 gefördert (VANNIER et al., 1991; ELENKOV et al., 1998;
VAN DER POUW KRAAN et al., 1998; KOHKA et al., 2000). Auf humanen dendritischen Zellen wird ebenfalls durch Stimulation des H2R eine Erhöhung von IL-10 und eine Senkung von IL-12 induziert (SCHWARTZ et al., 1991; GUTZMER et al., 2002; JUTEL et al., 2002).
In der Human- sowie Tiermedizin werden H2R-Antihistaminika wie Cimetidin und Ranitidin bei säurebedingter Gastritis und Magenulzera eingesetzt (FREY u. LÖSCHER, 2009).
2.2.3 Der Histamin-H3-Rezeptor
Der H3R wurde durch ARRANG et al. (1983) in Cortexgewebe der Ratte entdeckt und als Autorezeptor identifiziert, welcher die Freisetzung und Synthese von Histamin kontrolliert.
Alsbald konnte er auch als Heterorezeptor nachgewiesen werden, der an präsynaptischen Nervenendigungen nicht-histaminerger Neuronen die Freisetzung vieler Neurotransmitter reguliert wie zum Beispiel Acetylcholin, Noradrenalin oder Serotonin (SCHLICKER et al.,
1994; SANDER et al., 2008). Histaminerge Neurone sind in vielen Teilen des Gehirns verbreitet und beteiligt an der Regulation des Schlaf-Wach-Rhythmus, der Erinnerung und dem Hungergefühl. Es wird vermutet, dass H3R-Antagonisten einen positiven Einfluss in der Behandlung von kognitiven Störungen, Adipositas, Schlafstörungen, Alzheimer, Schizophrenie oder auch bei Ischämie-bedingten Herzarrhythmien und Migräne haben.
ZNS-gängige H3R-Antagonisten wie zum Beispiel das Nicht-Imidazol-Derivat Pitolisant sind als mögliche Medikamente dieser Erkrankungen in der frühen klinischen Phase (PARSONS u. GANELLIN, 2006; LEURS et al., 2005).
Weiterhin wird in der Literatur eine Rolle des H3R im Entzündungsgeschehen sowie in der Entstehung von Juckreiz diskutiert. Untersuchungen zeigten, dass der H4R-Agonist/ H3R- Antagonist Clobenpropit wie auch der H3R/H4R-Antagonist Thioperamid in Mäusen Juckreiz induzierte. Da die in diesen Studien verwendeten H3R-Liganden jedoch nicht spezifisch für den H3R sind, sondern gleichfalls Affinitäten für den H4R besitzen, ist die Rolle des H3R in der Entstehung von Entzündung und Juckreiz nicht eindeutig geklärt (BELL et al., 2004).
Der H3R konnte in der Zwischenzeit in vielen Geweben verschiedener Spezies identifiziert werden. LOVENBERG et al. (1999) gelang es im Jahr 1999, das Gen des humanen H3R zu klonieren. Kurze Zeit später gelang zudem die Klonierung des H3R der Ratte (LOVENBERG et al., 1999, 2000) und des Meerschweinchens (TARDIVEL-LACOMBE et al., 2000).
2.3 Der Histamin-H4-Rezeptor
Als im Jahr 1999 der H3R kloniert werden konnte, wurden durch die Homologie des H4R zum H3R die Grundsteine zur Identifizierung des H4R gelegt. Schon 1994 wurde von RAIBLE et al. (1994) die Existenz eines vierten Histaminrezeptors vermutet. In einer Studie mit eosinophilen Granulozyten konnte eine Histamin-induzierte Calcium (Ca2+)-Mobilisation festgestellt werden, die durch den H3R-Antagonisten Thioperamid, nicht jedoch durch H1R-/H2R-Antagonisten gehemmt werden konnte. Dieser Effekt war mit Histamin deutlicher als mit H3R-Agonisten, so dass die Existenz eines weiteren Histaminrezeptors vermutet wurde. Kurze Zeit später klonierten verschiedene Arbeitsgruppen den humanen H4R unabhängig voneinander (NAKAMURA et al., 2000; ODA et al., 2000; LIU et al., 2001b;
NGUYEN et al., 2001). Mittlerweile sind auch die Sequenzen des H4R für Ratte, Maus, Meerschweinchen, Schwein und Affe sowie die des Hundes entschlüsselt worden (LIU et al., 2001a; ODA et al., 2002; ODA et al., 2005; JIANG et al., 2008).
2.3.1 Vorkommen
Der H4R befindet sich in vielen unterschiedlichen Geweben wie Milz, Thymus, Lunge, Herz sowie Dünn- und Dickdarm (AKDIS u. SIMONS, 2006). Zudem konnte die Expression des H4R im Gehirn von Ratte und Mensch nachgewiesen werden (STRAKHOVA et al., 2009).
Neuere Studien zeigten, dass H4R-Antagonisten eine Rolle bei der Hemmung der Schmerzwahrnehmung und des Juckreizes spielen. Da die Effekte der H4R-Liganden unabhängig vom Vorhandensein von Mastzellen waren, wurde vermutet, dass der H4R auf peripheren Neuronen exprimiert wird (DUNFORD et al., 2007; CONELLY et al., 2009).
Bislang wurde die Expression des H4R vor allem auf Zellen des Immunsystems nachgewiesen. Er befindet sich auf zahlreichen hämatopoetischen Zellen wie Mastzellen, dendritischen Zellen, eosinophilen Granulozyten (Eosinophile), basophilen Granulozyten (Basophile), Monozyten und T-Zellen (CD8+) (NAKAMURA et al., 2000; ODA et al., 2000;
LIU et al., 2001b; MORSE et al., 2001; ZHU et al., 2001; GANTNER et al., 2002;
GUTZMER et al., 2005; HOFSTRA et al., 2003). So zeigt sich, dass der H4R vermehrt von Zellen exprimiert wird, die in Entzündungsgeschehen und in allergischen Vorgängen involviert sind.
2.3.2 Signaltransduktion über den H4R
Bindet Histamin an das pertussis-sensitive Gi-Protein, wird die Aktivität der Adenylatcyclase reduziert. Über die βγ-Untereinheit des Gi Proteins aktiviert der H4R die Phospholipase C, was in einem intrazellulären Calcium Anstieg resultiert. Zudem kann es zu einer Phosphorylierung von MAP-Kinasen (MAPK) kommen, wodurch die MAPK-Kaskade aktiviert wird (ODA et al., 2000; HOFSTRA et al., 2003). GUTZMER et al. (2005) konnten zeigen, dass in humanen DC der Transkriptionsfaktor AP-1, der durch Phosphorylierung der MAPK ERK1/2, JNK und p38 aktiviert wird, durch Histamin und den H4R-Agonisten Clobenpropit, nicht aber durch die Agonisten der anderen Histaminrezeptoren, aktiviert wurde. Die Phosphorylierung von ERK1/2 fand allerdings nicht statt, so dass GUTZMER et al. (2005) davon ausgingen, dass die Signaltransduktion des H4R nicht über ERK1/2 läuft. Die Mechanismen der Signalübertragung scheinen in Mäusen, Ratten und Meerschweinchen identisch zu sein (LIU et al., 2001b).
2.3.3 Liganden
Bisher bekannte Liganden der Histaminrezeptoren weisen unterschiedlich starke Affinitäten zum H4R auf. So binden klassische H1R- und H2R-Antagonisten nur mit sehr geringer Affinität an den H4R (FUNG-LEUNG et al., 2004). Gängige Therapeutika gegen allergische Erkrankungen wie Diphenhydramin, Ceterizin, Desloratadin und Fexofenadin, die als H1R- Antagonisten fungieren, zeigten in Konzentrationen bis zu 10 µM keine antagonistischen Wirkungen an dem H4R. Im Gegensatz dazu erwies sich das ursprünglich als H2R-Agonist entwickelte 4-Methylhistamin als viel potenterer Agonist am humanen H4R als am H2R. Es konnte eine 100-fach höhere Selektivität von 4-Methylhistamin zum H4R gegenüber allen anderen Histaminrezeptoren gezeigt werden (LIM et al., 2005). Viele Verbindungen, die an den H3R binden, zeigen auch Affinitäten zum H4R, was durch die Strukturähnlichkeit beider Rezeptoren zu erklären ist. Vor allem die Imidazolabkömmlinge wie Imepip, Imetit oder (R)-α-Methylhistamin wirken an beiden Rezeptoren agonistisch. Dagegen wirken Clobenpropid oder Clozapin am humanen H3R antagonistisch, am H4R jedoch partiell agonistisch. Bei allen Spezies wirkt Thioperamid sowohl am H3R als auch am H4R als Antagonist bzw. inverser Agonist (GBAHOU et al., 2006).
Im Laufe der Erforschung des H4R wurden spezifische Agonisten und Antagonisten für den Rezeptor entwickelt. Im Jahre 2003 wurden die ersten hochselektiven H4R-Antagonisten beschrieben: JNJ7777120 (1-[(5-Chloro-1-indol-2-yl)carbonyl]-4-methylpiperazin) und sein Benzimidazolanalogon VUF6002 (JABLONOWSKI et al., 2003). JNJ7777120 weist dabei eine fast 4-fach höhere Affinität zum humanen H4R im Vergleich zu VUF6002 auf. Als weiterer selektiver H4R-Antagonist ist A-987306 bekannt, der sowohl den humanen wie auch den murinen H4R blockieren kann (LIU et al., 2008). Die ersten selektiven Agonisten waren OUP16, die jedoch nur eine moderate Bindungsaffinität zum H4R aufweisen, und der Nicht- Imidazol-Abkömmling VUF8430, der als hochselektiv für den humanen H4R gilt (LIM et al., 2006).
Zwischen den einzelnen Spezies kann nur eine relativ geringe Sequenzhomologie des H4R festgestellt werden, wodurch sich die unterschiedlichen Bindungsaffinitäten der H4R-Liganden zu den artspezifischen Rezeptoren erklären lassen (siehe Tabelle 2-1). So zeigt z.B. Clobenpropit am H4R des Meerschweinchens, der Maus und des Menschen eine hohe Affinität, während es am H4R der Ratte eher schwach bindet (LIU et al., 2001a). Die Unterschiede in den Bindungsaffinitäten spiegeln sich ebenso bei der funktionellen Affinität der Liganden am Rezeptor wider. LIU et al. (2001b) nutzten ein Reportergen-Assay, um die
forskolininduzierte cAMP-Akkumulation in Zellen zu messen und fanden heraus, dass Burimamid ein schwacher Agonist am humanen H4R, aber inaktiv am H4R anderer Spezies war (LIU et al., 2001b).
Die Bindungsaffinität des H4R für Histamin selbst zeigt ebenfalls eine starke Variation zwischen den verschiedenen Spezies. Die Rezeptoren von Mensch und Meerschweinchen besitzen eine vergleichsweise hohe Affinität für Histamin im Gegensatz zu den Rezeptoren von Maus und Ratte (JIANG et al., 2008).
Tabelle 2-1: Affinitäten der H4-Rezeptoren zu Histamin (nach JIANG et al., 2008)
Spezies 3H-Histamin KD [nmol/l]±SD
Hund 17,8 ±0,8
Mensch 4,8 ±2,5
Affe 3,0 ±0,3
Schwein 4,4
Meerschwein 6,0 ±1,2
Ratte 136 ±41
Maus 42 ±6
2.3.4 Funktionen des H4R
2.3.4.1 In-vitro-Untersuchungen zu immunmodulatorischen Eigenschaften des H4R Der immunmodulatorische Einfluss des H4R zeigt sich unter anderem bei Stimulation von Mastzellen oder Eosinophilen, woraus eine vermehrte Chemotaxis resultiert (HOFSTRA et al., 2003; GUTZMER et al., 2005; LING et al., 2004). Eine Untersuchung an Langerhanszellen (LC), welche die wichtigsten Antigen-präsentierende Zellen (APC) der Haut repräsentieren und damit eine entscheidende Rolle bei allergischen Hauterkrankungen spielen, zeigte, dass sowohl murine als auch humane LC den H4R, im Gegensatz zum H1R und H2R, auf mRNA Ebene exprimieren (OHTANI et al., 2003; GSCHWANDTER et al., 2010). Histamin kann somit auf LC über den H4R interagieren. Eine andere Studie zeigte,
dass es auf humanen LC nach einer Stimulation mit Histamin oder dem Agonisten Clobenpropit zu einer Runterregulation des proinflammatorischen Th2-Chemokins CCL2 kommt. Der H4R-Antagonist JNJ7777120 konnte diesen Effekt aufheben (GSCHWANDTNER et al., 2010). Zudem wurde sowohl durch Histamin als auch durch die H4R-Agonisten Clobenpropit und 4-Methylhistamin die Expression von CCL2 und IL-12 (Th1-Zytokin) auf humanen Monozyten und DC herunterreguliert (DIJKSTRA et al., 2007;
GUTZMER et al., 2005; DIJKSTRA et al., 2008), wobei Agonisten der anderen Histaminrezeptoren diesen Effekt nicht vermitteln konnten. Auch hier konnte JNJ7777120 den Effekt antagonisieren. Durch die Runterregulation von CCL2 und IL-12 kam es zu einer Abnahme der Migration von MoDC (monocyte derived dendritic cells) (GUTZMER et al., 2005). Nach H4R-Stimulation konnte auf CD8+ Zellen eine Hochregulierung das Chemokins IL-16 festgestellt werden (GANTNER et al., 2002), zudem wurde gezeigt, dass regulatorische T-Zellen den H4R exprimieren (MORGAN et al., 2007). Der zu diesem Zeitpunkt bestehende Kenntnisstand lässt vermuten, dass der H4R eine wichtige Funktion im Ablauf der Immunantwort hat, der sich in der bislang beschriebenen proinflammatorische Funktion sowohl auf murinen als auch auf humanen Zellen widerspiegelt.
2.3.4.2 In-vivo-Untersuchungen zu immunmodulatorischen Eigenschaften des H4R
Die Funktion des H4R in der Pathogenese von entzündlichen Prozessen wie sie bei atopischer Dermatitis, Atemwegserkrankungen und Juckreiz eine Rolle spielen, konnte anhand verschiedener Tiermodelle gezeigt werden. In dieser Arbeitsgruppe wurde die Wirkung von JNJ7777120 auf die Hapten-induzierte Ohrschwellung an zwei Kontaktallergiemodellen untersucht. Sowohl im TDI-Modell, das eine Th2-dominierte Entzündung hervorruft, als auch im DNCB-Modell, wodurch eine Th1-dominierte Entzündung induziert wird, konnte JNJ7777120 jedoch die Ohrschwellung nicht reduzieren (ROSSBACH et al., 2009a). In HDC(-/-)-Mäusen konnte gezeigt werden, dass durch die wiederholte Gabe von 4-MH die Läsionen eines Hautekzems verschlechtert wurden und eine vermehrte Migration von Mastzellen und Eosinophilen in diesen Bereich stattfand, wohingegen in Wildtyp-Mäusen die chronischen Läsionen durch JNJ7777120 verbessert wurden. In derselben Studie konnte gezeigt werden, dass eine verminderte Anzahl an Th1-typischen-Zytokinen (IFNγ und IL-12) und im Gegensatz dazu eine vermehrte Anzahl an Th2-typischen-Zytokinen (IL-4) in HDC(+/+)-Mäusen zu finden waren und entsprechend andersherum in HDC(-/-)-Mäusen (SEIKE et al., 2010). In einer anderen Studie lösten COWDEN et al. (2010) durch topische
Gabe des Allergens Fluorescein-Isothiocyanat (FITC) eine Entzündung in Form einer Ohrschwellung aus. Es konnte gezeigt werden, dass die Gabe des selektiven H4R- Antagonisten JNJ7777120 in BALB/c Mäusen eine Reduktion der Ohrschwellung induzierte.
Auch in H4R-Knockout-Mäusen konnte dieser Effekt nachgewiesen werden. Zudem war in den mit FITC behandelten BALB/c-Mäusen ein Anstieg von Neutrophilen, Mastzellen und Eosinophilen in der Haut zu beobachten, der durch die systemische Gabe von JNJ7777120 reduziert werden konnte. Dieses Bild spiegelte sich auch in der Expression von Zytokinen und Chemokinen in den Ohrhomogenaten wider, so dass COWDEN et al. (2010) die Beeinflussung der Th2-dominierten Immunantwort durch den H4R postulierten.
Auch im Histamin-bedingten Juckreiz spielt der H4R eine Rolle. BELL et al. (2004) stellten fest, dass der Histamin-induzierte Juckreiz hauptsächlich über den H1R und den H4R vermittelt wird. Auch DUNFORD et al. (2007) konnten zeigen, dass durch intradermale Injektion von Histamin ein dosisabhängiger Juckreiz in Wildtyp-Mäusen zu sehen war, der in H4R-Knockout-Mäusen signifikant reduziert war. Auch die orale Gabe von JNJ7777120 hemmte signifikant den Histamin-induzierten Juckreiz in Wildtyp-Mäusen (DUNFORD et al., 2007). Sowohl im TDI- als auch im DNCB-Kontaktallergiemodell konnte JNJ7777120 den Juckreiz, ausgelöst durch Haptenapplikation im Rückenbereich, signifikant hemmen. Dieser Effekt wurde auch durch die Gabe des H1R-Antagonisten Ceterizin erzielt. Die Kombination aus beiden Antagonisten zeigte die stärkste Inhibition (ROSSBACH et al., 2009a). In einem In-vivo-Modell bei Hunden konnte durch intradermaler Applikation von Histamin und den H4R-Agonisten Clobenpropit und VUF8430 zwar eine klassische Quaddel ausgebildet werden, jedoch zeigten die Hunde keinerlei Juckreiz. JNJ7777120 konnte die Quaddelbildung reduzieren (ROSSBACH et al., 2009b).
Auch bei Atemwegserkrankungen könnten H4R-Antagonisten eine wichtige Rolle spielen. In einem Ovalbumin-induzierten Asthma-Modell der Maus konnte gezeigt werden, dass der Allergen-induzierte inflammatorische Zellinflux durch JNJ7777120 signifikant gehemmt wurde. Das spiegelte sich in der Verminderung der Gesamtzellzahl, Gesamtleukozytenzahl und Eosinophilenzahl in der bronchioalveolären Lavage wider. Zusätzlich zeigte das Zytokinprofil in T-Zell-Überständen eine Abnahme der Th2-Zytokine, die normalerweise im akuten Entzündungsgeschehen von Asthma vorherrschen. Versuche in H4R-Knockout-Mäusen zeigten ähnliche Ergebnisse: auch hier war die Gesamtzellzahl in der bronchioalveolären Lavage gegenüber Wildtyp-Mäusen vermindert und es konnte ebenfalls eine Reduktion der Th2-Antwort beobachtet werden. Sie zeigten außerdem im Ovalbumin-induzierten Asthma-
Modell der Maus, dass die T-Zell-Infiltration in die Lunge und die Produktion von Th2- Zytokinen durch die Gabe des H4R-Antagonisten JNJ7777120 gehemmt werden konnte (DUNFORD et al., 2006). So scheint die Gabe von H4R-Antagonisten eine Möglichkeit zu sein, das Entzündungsgeschehen einer allergischen Reaktion über die Modulation der Th2- Antwort zu beeinflussen.
In einem Entzündungsmodell des Darms konnte in der Ratte makroskopische Veränderung der Schleimhaut, Schwellung der Mukosa und Submukosa und Infiltration von Neutrophilen durch die H4R-Antagonisten JNJ7777120 gehemmt werden (ZAMPELI et al., 2009). Durch Thioperamid und JNJ7777120 konnte in der Zymosan-induzierten Peritonitis die Anzahl der Neutrophilen gehemmt werden (THURMOND et al., 2004).
Daraus kann geschlossen werden, dass der H4R eine interessante Möglichkeit sein kann, um entzündliche Erkrankungen wie Allergie, Autoimmunerkrankungen, rheumatisch bedingte Arthritis zu behandeln (THURMOND et al., 2008; ZAMPELI u. TILIGADA, 2009).
Tabelle 2-2: Charakterisierung der Histamin-Rezeptoren bezüglich der Verteilung im Gewebe, physiologischer und pathologischer Funktion, Signaltransduktion, Agonisten und Antagonisten (modifiziert nach JUTEL et al., 2005).
H1R H2R H3R H4R
Expression Hämatopoetische Zellen, Zellen des
Gefäßsystems
Parietalzellen des Magens, Muskulatur des Herzens und der Luftwege
Zellen des zentralen Nervensystems
Hämatopoetische Zellen
Funktion Anstieg der Permeabilität in Gefäßen, Vasodilatation
Sekretion der Magensäure, Anstieg von Herzfrequenz und
Blutauswurf
Neurotransmitter Immunmodulation, Chemotaxis, Zytokinsekretion
Signalweg Gαq/11
Phospholipase C (Ca2+) ↑
Gαs
Adenylatcyclase (cAMP) ↑
Gαi/o Adenylyl cyclase (cAMP) ↓ Phospholipase C (Ca2+) ↑
Gαi/os Adenylyl cyclase (cAMP) ↓ Phospholipase C (Ca2+) ↑
Agonisten Pyridylethylamin Amthamin, Dimaprit
Methimepip, Immethridin
Clobenpropit, 4-Methylhistamin Antagonisten Clemastine,
Cetirizin
Ranitidin, Cimetidin
Thioperamid, Ciproxifan
JNJ7777120, Thioperamid
2.4 Das Immunsystem
Der Begriff Immunsystem leitet sich vom lateinischen „immunis“ (frei, unberührt, verschont) ab. Klassischerweise wird es als ein Abwehrsystem des Körpers gegenüber gefährlichen Einflüssen aus der Umwelt wie Pilzen, Bakterien, Viren, Giftstoffen sowie gefährlichen körpereigenen Einflüssen wie etwa entartete Zellen definiert. Im wissenschaftlichen Interesse stehen zwei Seiten des Immunsystems: zum einen die Stärkung der Immunabwehr zur Bekämpfung von Krankheiten, zum anderen das Supprimieren des Immunsystems zur Verhinderung von Autoimmunerkrankungen, Tolerierung nützlicher Mikroben sowie Generierung einer angemessenen, limitierten Immunantwort zur Vermeidung von Gewebeschäden. Des Weiteren manipuliert man das Immunsystem zur Tolerierung fremder Organtransplantate. Das Immunsystem wird eingeteilt in ein unspezifisches angeborenes und ein spezifisches adaptives System. Sie bedingen sich gegenseitig und nur durch eine gute Zusammenarbeit beider kann eine komplexe Immunreaktion des Körpers ermöglicht werden.
Abbildung 2-3: Übersicht über den Aufbau des Immunsystems (modifiziert nach JANEWAY et al., 2001)
Zum unspezifischen Immunsystem gehören z.B. der Säuremantel der Haut, physikalische Barrieren wie Epidermis und Schleimhäute, zellvermittelte Gegenwehr durch Phagozytose, das Komplementsystem und zelluläre Bestandteile. Es wird als unspezifisches System bezeichnet, weil es unhabhängig vom jeweils eindringenden Erreger auf gleiche Weise aktiv
wird. Diese Mechanismen stehen größtenteils auch schon Neugeborenen zur Verfügung.
Durch die zellulären Bestandteile wie phagozytierende Zellen (Makrophagen, neutrophile Granulozyten, Monozyten) sowie basophile und eosinophile Granulozyten, Mastzellen und natürliche Killerzellen (NK) werden Pathogene direkt bekämpft, ohne dass der Organismus zuvor mit dem Erreger bereits Kontakt hatte.
Im Gegensatz dazu ist das antigenspezifische oder auch adaptive Immunsystem lernfähig, so dass es mit verbesserten Mechanismen auf wiederholt attackierende, bereits bekannte Erreger reagieren kann. So bleiben nach einer Infektion spezifische Antikörper und Gedächtniszellen erhalten, um bei erneutem Kontakt mit dem Krankheitserreger binnen kurzer Zeit eine angemessene Abwehrreaktion zu ermöglichen. Es beruht auf Lymphozyten, die aus der lymphatischen Vorläuferzelle des Knochenmarks entstehen. Es gibt zwei Klassen von Lymphozyten: B-Lymphozyten (B-Zellen) sowie T-Lymphozyten (T-Zellen). Nach ihrer Aktivierung durch Zytokine, zu denen unter anderem Interleukine und Chemokine gehören, differenzieren sich die B-Zellen zu Antikörper-produzierenden Plasmazellen. T-Zellen bilden zwei Klassen, von denen die eine bei Aktivierung zu einer zytotoxischen T-Zelle wird, die virusinfizierte Zellen abtötet, die zweite Klasse umfasst Zellen, die wiederum andere Zellen wie B-Zellen oder Makrophagen, aktivieren (JANEWAY, 2001).
2.4.1 T-Helferzellen – Th1/Th2 Balance
T-Zellen werden aufgrund spezifischer Oberflächenmoleküle in zwei Hauptgruppen unterteilt:
die zytotoxische T-Zelle (CD8+), die den Oberflächenmarker CD8 (cluster of differentiation) exprimiert, und die T-Helferzellen (CD4+) mit dem Oberflächenmarker CD4 (CANTOR u.
BOYSE, 1975). Beide Zellgruppen exprimieren den T-Zell-Rezeptor (TZR), der zur Familie der Immunoglobulin-Rezeptoren gehört und sie befähigt, Antigene zu erkennen (BENTLEY u. MARIUZZA, 1996). Der TZR kann nur Antigene erkennen, die ihm in Form codierter Proteine von der Gengruppe der major histocompatibility complex (MHC) präsentiert werden (DEMBIC et al., 1986). Die MHCs werden in zwei Klassen unterteilt: MHC I bindet nur an den TZR, wenn, wie bei zytotoxischen Zellen der Fall, das Oberflächenmolekül CD8 auf der T-Zelloberfläche exprimiert wird. Im Gegensatz dazu bindet MHC II an den TZR von T-Helferzellen, die CD4 exprimieren. Nur die Kombination der Oberflächenmarker CD4+ bzw. CD8+ mit dem TZR auf Seite der T-Zelle macht es möglich, Proteine, die über die MHCs präsentiert werden, zu erkennen und zu binden (BEVAN, 2004).
Abbildung 2-4: Aus Nature Review Immunology von Michael J. BEVAN, 2004 (Helping the CD8+ T-cell response)
T-Helferzellen (Th) lassen sich in unterschiedliche Gruppen unterteilen, unter anderem Th1-, Th2- und Th17-Zellen, die sich durch Expression verschiedener Zytokine und in ihrer Funktion unterscheiden (SEDER u. PAUL, 1994; LIANG et al., 2006). Aus den naiven T-Zellen entwickeln sich nach Antigenkontakt die unterschiedlichen Gruppen in Abhängigkeit des Zytokinprofils in der Zellumgebung. Obwohl die Differenzierung auch durch die Antigenkonzentration und die Art der kostimulatorischen Moleküle beeinflusst wird, spielen Zytokine die größte Rolle in der Regulation des Differenzierungsprozesses (ABBAS et al., 1996; O ́GARRA et al., 1998). Herrscht ein IL-12 und IFN-γ dominiertes Milieu vor, entwickelt sich die naive T-Zelle zu einer Th1-Zelle, die vorwiegend IL-2, TNF und IFN-γ sezerniert. Dahingegen entwickelt sie sich unter IL-4-Einfluss zu einer Th2-Zelle,
die ihrerseits IL-4, IL-5, IL-10 und IL-13 sezerniert. Zudem entwickelt sich die seit kurzem bekannte Th17-Zelle unter IL-6-Einfluss und sezerniert IL-22, TNF-α und IL-17 (KIMURA u. KISHIMOTO, 2010; OZDEMIR et al., 2010). Die Unterscheidung der Klassen ist wichtig für die Physiologie und Pathophysiologie der Immunantwort, denn es dominieren entweder Th1- oder Th2-Zellen. MOSMANN u. COFFMAN (1989) zeigten, dass sie sich in der Maus gegenseitig unterdrücken. Die Th1-Immunantwort ist verantwortlich für die Bekämpfung von intrazellulären Pathogenen und Viren, sie aktivieren Makrophagen und herrschen unter anderem in chronischen Läsionen der atopischen Dermatitis vor. Dahingegen bekämpfen Th2- Zellen extrazelluläre Pathogene, aktivieren B-Zellen, wodurch Antikörper produziert werden, und sind im Gegensatz zu Th1-Zellen in akuten Läsionen der atopischen Dermatitis zu finden.
Welche Bedeutung die Th17-Zellen haben, ist noch nicht vollständig erforscht. Die Existenz von Th17-Zellen wurde erstmals 2006 in drei unabhängigen Studien vermutet, in denen gezeigt werden konnte, dass die Kombination von TGF-β und dem proinflammatorischen Zytokin IL-6 zur Produktion von IL-17 führte (VELDHOEN et al., 2006). Experimentelle Arbeiten zeigten, dass Th17-Zellen beteiligt sind an der Entstehung von Hautentzündungen und Autoimmunerkrankungen (ASARCH et al., 2008).
2.4.2 Dendritische Zellen
Dendritische Zellen (DC, dendritic cells) wurden erstmals 1868 von dem Medizinstudenten Paul Langerhans in der Epidermis der Haut entdeckt. Nach ihm wurden zu einem späteren Zeitpunkt eine Untergruppe der dendritischen Zellen, die sogenannten Langerhans-Zellen (LC, langerhans cells) benannt. Erst 104 Jahre später begannen STEINMAN und COHN (1973) diese besondere Zelle genauer zu charakterisieren und es wurden erstmals Funktionen und Bedeutungen beschrieben, wie sie heute bekannt sind (STEINMAN u. COHN, 1973).
DC gehören zur Gruppe der Antigen-präsentierenden Zellen (APC, antigen presenting cells), sie stellen neben Makrophagen und B-Lymphozyten die wichtigste und effektivste Komponente dieser Zellgruppe dar. Sie spielen als APC eine zentrale Rolle in der Induktion der Immunantwort (BANCHEREAU u. STEINMAN, 1998) und werden daher auch als
„Wächter des Immunsystems“ bezeichnet. Man findet DC in allen lymphatischen Geweben, aber auch in nahezu allen nicht lymphatischen Geweben von Säugetieren. Eine charakteristische Eigenschaft der dendritischen Zellen ist ihre sternförmige Gestalt. Die Zellen bilden dünne zytoplasmatische Ausläufer, die bis zu 10 µm lang werden können.
Dadurch vergrößern sie ihre Zelloberfläche und damit ihre Möglichkeit Zell-Zell-Kontakte einzugehen (STEINMAN et al., 2000).
Die unreifen (immature) Vorläuferzellen entwickeln sich aus den hämatopoetischen Stammzellen des Knochenmarkes und zirkulieren in allen peripheren Geweben. Sie nehmen die Pathogene durch Phagozytose, Makropinozytose oder rezeptorvermittelte Endozytose auf.
Nach Antigenaufnahme migrieren die DC in Lymphorgane, wo sie sich zu reifen (mature) DC entwickeln. Aus einer ruhenden, phagozytierenden Zelle hat sich eine migrierende, antigenpräsentierende Zelle entwickelt. Das Pathogen bzw. Antigen wird in der Zelle durch Proteasen zu Peptiden zerkleinert, die über MHC II anderen zirkulierenden Zellen präsentiert wird. Antigen-spezifische Lymphozyten, T-Zellen und B-Zellen, werden angezogen und zur Ausdifferenzierung angeregt. Sowohl reife DC als auch aktivierte T-Zellen produzieren vermehrt Zytokine, wodurch wiederum Makrophagen, natürliche Killerzellen und Eosinophile aktiviert werden. Im Gegensatz dazu differenzieren aktivierte B-Zellen zu Antikörper- produzierenden Plasmazellen. Nachdem die dendritische Zelle das primäre Immunsystem induziert hat, stirbt sie durch Apoptose (BANCHEREAU u. STEINMAN 1998).
2.4.3 Interaktion zwischen dendritischen Zellen und T-Helferzellen
Die Interaktion zwischen maturer dendritischer und naiver T-Zelle spielt eine wichtige Rolle im Ablauf der Immunantwort. Die DC beeinflusst die Entwicklung der T-Zellen in Richtung Th1- bzw. Th2-Polarisierung, wodurch es entweder zu einer zellulären oder einer humoralen Immunantwort kommt. Eine wichtige Rolle bei der Induktion einer Th1- oder Th2-Antwort durch DC spielen die Pathogen-assoziierten Faktoren, die vor der T-Zell-Aktivierung auf die DC einwirken, auch bezeichnet als pathogen associated molecular patterns (PAMPs). Die PAMPs stellen eine sehr heterogene, vielfältige Gruppe dar. Unter ihnen befinden sich Moleküle wie das Lipopolysaccharid (LPS) Gram-negativer Keime oder auch die Lipoteichonsäure (LTA) Gram-positiver Bakterien. Treffen DC auf Pathogene, die sie an ihren konservierten PAMPs wie zum Beispiel LPS erkennen, binden sie diese mit Hilfe von Oberflächenrezeptoren, sogenannte pathogen recognition receptors (PRRs) (DIEBOLD, 2009). Eine wichtige Gruppe unter den PRRs stellen die Toll-Like-Rezeptoren (TLRs) dar.
Abhängig von der Art des erkannten Pathogens reagiert das Immunsystem mit der Induktion verschiedener Signalwege, die durch TLRs in die Wege geleitet werden. Bindet beispielsweise LPS an eine DC, läuft die Signalkaskade über den TLR4. Zudem leiten DC unabhängig vom Stimulus, der an unterschiedlichen TLRs binden kann und dadurch die
Ausschüttung von unterschiedlichen Zytokinen bedingt, eine Th1- oder Th2-Antwort ein (AGGRAWAL u. RAO, 1998). Die Aktivierung der T-Zellen ist abhängig von drei Signalen, die parallel zwischen DC und T-Zellen stattfinden. Das erste Signal beruht auf der Bindung des TZRs an ein über den MHC II präsentiertes Antigen auf der Oberfläche der DC. Als Signal 2 bezeichnet man die Co-Stimulation der T-Zelle durch Bindung der Oberflächenmarker CD80/86 auf Seite der DC an den Oberflächenmarker CD28 auf der T- Zell-Seite. Findet die Bindung dieser Oberflächenmarker nicht statt, bildet sich aus der T- Zelle eine inaktive, tolerante T-Zelle, die keine Fremdantigene im Körper erkennt.
Dahingegen führt die Stimulation des TZRs in Verbindung mit dem Co-Signal zu der Entwicklung der naiven T-Zelle in eine protektive Effektor-T-Zelle, die vermehrt selektive Zytokine sezerniert. Die Differenzierung der T-Zelle in Th1 bzw. Th2 ist unabhängig von Signal 1 und Signal 2, sie wird ausschließlich von Signal 3 beeinflusst. Signal 3 ist verantwortlich für die Ausschüttung Th-Zell-polarisierender Moleküle. Es konnten schon mehrere von diesen Signal-3-Molekülen identifiziert werden. Die Ausschüttung dieser polarisierenden Moleküle wird beeinflusst durch PAMPs, die an den PRR binden. Je nachdem, ob eine Th1- oder eine Th2-Immunantwort nötig ist, werden unterschiedliche Zytokine oder Chemokine ausgeschüttet. So sind Th1-polarisierende Faktoren zum Beispiel die Mitglieder der IL-12-Familie, IL-12, IL-23 und IL-27 sowie Typ1-Interferone. Th2-Zell- polarisierende Moleküle sind CCL2, IL-10 oder auch TGF-β (KAPSENBERG, 2003). Diese Zytokine binden wiederum an einen für sie spezifischen Rezeptor, so dass die T-Zelle sich in die gewünschte Richtung differenzieren kann.
Abbildung 2-5: Abhängigkeit der T-Zell-Stimulation und T-Helfer-Zell-Polarisation von drei Signalen der dendritischen Zelle (KAPSENBERG, 2003)
2.5 Die Interleukin-12-Familie
Interleukine stellen einen wichtigen körpereigenen Botenstoff von Zellen des Immunsystems dar. Sie gehören zu einer Gruppe von Peptidhormonen, den sogenannten Zytokinen. Sie vermitteln die Kommunikation zwischen Leukozyten und anderen an der Immunreaktion beteiligten Zellen. Aufgrund Ihrer funktionellen Zusammengehörigkeit können verschiedene Familien unterschieden werden, wovon eine die Interleukin-12-Familie (IL-12-Familie) darstellt. Die IL-12-Familie setzt sich zusammen aus drei Zytokinen: IL-12, IL-23 und IL-27.
Anfang der 90er Jahre wurde IL-12, damals bekannt unter dem Namen natural killer cell stimulatory factor (NKSF), als erstes der drei Zytokine charakterisiert. Alle drei Moleküle bestehen aus je zwei Untereinheiten und stellen somit Heterodimere dar. IL-12 setzt sich zusammen aus einem 40kDa (p40) und einem 35kDa (p35) schweren Teil. Erst 10 Jahre später wurde IL-23 charakterisiert, ein aus p40 und p19 bestehendes Heterodimer (OPPMANN et al., 2000). Einige Zeit später wurde IL-27 der IL-12-Familie zugeordnet. Es ist ebenfalls ein Heterodimer, zusammengesetzt aus dem p40-verwandten EBI3 (Epstein- Barr-Virus induziertes Gen 3) und dem p35-verwandten Protein p28. Alle drei Zytokine gelten als proinflammatorisch und beeinflussen die Entwicklung der T-Zellen. Dieser Schritt, bei dem eine naive CD4+-T-Zelle zu einer Th1- oder Th2-Zelle wird, hat einen entscheidenden Einfluss darauf, wie die adaptive Immunantwort ausfällt, ob hauptsächlich Makrophagen aktiviert oder aber Antikörper gebildet werden.
Abbildung 2-6: Schematische Darstellung der Interleukine (PFLANZ et al., 2002)
2.5.1 Interleukin-12 Struktur und Bedeutung
Im Jahr 1991 wurde das Zytokin IL-12 charakterisiert. Es gehört zu der Gruppe der proinflammatorischen Zytokine und entsteht bei vielen Infektionen in der frühen Phase. Es wird von DC, B-Zellen, Monozyten, neutrophilen Granulozyten und Makrophagen gebildet und sezerniert. Eine zentrale Rolle nimmt IL-12 bei der funktionellen Differenzierung naiver CD4+ T-Zellen in reife Th1-Effektor-Zellen sowie bei der Aktivierung von NK und CD8+ T-Zellen ein (TRINCHIERI et al., 2003; HÖLSCHER, 2004; BROMBACHER et al., 2003;
WOLF et al., 1991). Durch Stimulierung natürlicher Killerzellen leitet IL-12 die Th1 vermittelte Immunantwort ein und erhält sie aufrecht, wodurch die zellvermittelte Immunantwort begünstigt wird. Zusätzlich steuert das von Makrophagen sezernierte IL-12 in Zusammenarbeit mit IFN-γ die Differenzierung aktivierter naiver CD4+-T-Zellen zu Th1-Effektorzellen. Kommt es auf DC zu einer Stimulation der Toll-Like-Rezeptoren TLR4 oder TLR9 wird die Produktion von IL-12 induziert und es kommt zusätzlich zu einer Expression von Co-stimulatorischen Molekülen wie CD40 (AKIRA et al., 2001). Binden von DC präsentierte parasitäre Antigene an den TZR, bedarf es eines Costimulus durch einen CD40-Ligand auf Seiten der T-Zellen, um die IL-12 Produktion in Gang zu setzen (CELLA et al., 1996).
IL-12 ist ein durch Disulfidbrücken verbundenes Heterodimer (TRINCHIERI, 1995). WOLF et al. (1991) gelang es, die cDNA von beiden Untereinheiten, p40 und p35, zu klonieren (WOLF et al., 1991). Die kleinere Untereinheit p35 ist verwandt mit den Zytokinen IL-6 und GM-CSF. p40 hingegen hat keinerlei Homologien zu anderen Zytokinen, wobei es am ehesten der extrazellulären Domäne des IL-6-Rezeptors entspricht (GATELY et al., 1998).
Die p40-Untereinheit von IL-12 wird im Gegensatz zur p35-Untereinheit nicht nur als Heterodimer, sondern auch als Homodimer unabhängig sezerniert (GILLESSEN et al., 1995).
Das Homodimer kann sowohl antagonistisch als auch agonistisch auf den IL-12-Rezeptor wirken (GILLESSEN et al., 1995; HÖLSCHER et al., 2001; GATELY et al., 1996). Des Weiteren kann die IL-12p40-Untereinheit zusammen mit einem 19kd schweren Protein das IL-12-verwandte Zytokin IL-23 bilden (OPPMANN et al., 2000).
Der IL-12-Rezeptor (IL-12R) ist auf aktivierten T-Zellen und NK-Zellen, aber auch auf DC zu finden. Der IL-12R ist ein Typ 1 transmembraner Zytokinrezeptor, der aus einer β1- und einer β2-Untereinheit besteht, die strukturelle Verwandtschaft zu der gp130-Untereinheit der Zytokinrezeptorfamilie aufweisen (GATELY et al., 1998). Die p35-Untereinheit bindet an die
IL-12Rβ2-Kette, während die p40-Untereinheit die IL-12Rβ1-Kette besetzt (PRESKY et al., 1996). Die IL-12Rβ2-Untereinheit wird auf humanen Th1-, jedoch nicht auf Th2-Zellen exprimiert und ist damit in vitro ein entscheidender Faktor bei der Differenzierung der Th-Zellen. Detaillierte Analysen von ROGGE et al. (1997) zeigten, dass IL-4 zu einem großen Teil für die Unterdrückung der IL-12Rβ2 Kette verantwortlich ist. Eine unabhängige Expression von IL-12Rβ1 wurde bei mehreren Zelltypen festgestellt, im Falle von IL-12R2 jedoch nur bei CD4+ T-Zellen (ROGGE et al., 1997). Die IL-12Rβ2 Untereinheit vermittelt hauptsächlich die Signaltransduktion. Der Signaltransduktionsweg erfolgt durch die Bindung beider Untereinheiten des IL-12 an den IL-12R, die zu einer Phosphorylierung der Janus Kinasen JAK2 und TYK2 führt. Die Effekte der Rezeptorbindung sind hauptsächlich auf die Phosphorylierung von „Signal transducer and activator of transcription“ STAT4 zurückzuführen. Die Expression von STAT4 wird reguliert durch die Aktivierung von T-Zellen (BACON et al., 1995a; BACON et al., 1995b).
Physiologische und pathophysiologische Funktionen
IL-12 ist ein immunregulatorisches Zytokin, das eine zentrale Rolle in der Einleitung der zellvermittelten Immunantwort spielt (GATELY et al., 1998). Wird IL-12 ausgeschaltet, kommt es zu einer gestörten IFN-γ-Produktion und Th1-Reaktion. Unter anderem IL-10, aber auch Th1-assoziierte Zytokine wie Typ-1-Interferone und TNFα blockieren in vitro IL-12 (ASTE-AMEZAGA et al., 1998; MA u. TRINCHIERI, 2001). Eine weitere Regulation erfährt IL-12 über die „suppressors of cytokine signalling“ (SOCS)-Familie. SOCS-1 und SOCS-3 blockieren IL-12-Signalwege und führen zu einer verminderten IFN--Produktion (EYLES et al., 2002). Zytokine wie GM-CSF aktivieren DC besonders effektiv, so dass sie co-stimulierende Signale exprimieren.
Bei Infektionen fällt IL-12 eine wichtige Rolle zu, hauptsächlich bei Infektionen mit intrazellulären Pathogenen. In murinen Modellen wurde die essentielle Bedeutung von IL-12 bei der Abwehr von intrazellulären Krankheitserregern demonstriert. Studien an IL-12-defizienten Mäusen haben gezeigt, dass endogenes IL-12 eine entscheidende Rolle in der Abwehr von Infektionen spielt. Defekte im IL-12-Signalweg oder eine Blockade von IL-12 führt zu einer erhöhten Empfindlichkeit gegenüber intrazellulären Infektionenserregern wie Leishmanien, Mykobakterien und Trypanosoma (MATTNER et al., 1996; MURRAY et al., 2006; YAP et al., 2000; DE JONG et al., 1998; ALTARE et al., 1998; CASANOVA u.
ABEL, 2004). In unterschiedlichen Untersuchungen konnte darüber hinaus eine differentielle Bedeutung der p35- und p40-Untereinheit beschrieben werden. So zeigte sich bei
p35-Knockout-Mäusen im Gegensatz zu Wildtyp-Mäusen eine erhöhte Resistenz gegen Mykobakterien (WAKEHAM et al., 1998; HÖLSCHER et al., 2001; KHADER et al., 2006;
EHLERS et al., 2005).
Neben der beschriebenen Rolle bei protektiven Immunantworten spielt IL-12 eine wichtige Rolle bei überschießenden Immunantworten, Erkrankungen des Menschen zu denen Morbus Crohn und rheumatoide Arthritis zählen. Eine Behandlung mit anti-IL-12p40-Antikörpern brachte bei Morbus Crohn-Patienten eine Besserung der akuten Symptomatik (MANNON et al., 2004). In einem Mausmodell der rheumatoiden Arthritis und der Collagen-induzierten Arthritis wiesen IL-12p35/p40-Knockout-Mäuse eine weniger ausgeprägte Erkrankung auf (MC INTYRE et al., 1996). Im Falle der Experimentellen Autoimmunen Enzephalitis (EAE), einem Mausmodell für Multiple Sklerose, verschlimmerte eine Gabe von rekombinanten IL-12p40 die Ausprägung der Entzündungsreaktion (MC INTYRE et al., 1996; LEONARD et al., 1996).
2.5.2 Interleukin-23 Struktur und Vorkommen
Vor wenigen Jahren wurde Interleukin-23 als das zweite Mitglied der IL-12-Familie charakterisiert. Das Heterodimer setzt sich zusammen aus einem 19kDa schweren Protein (p19) und der von IL-12 bekannten Untereinheit p40 (OPPMANN et al., 2000). Sezerniert wird p19 vor allem von aktivierten DC und phagozytierenden Zellen. IL-23 bindet an seinen Rezeptor, der dem IL-12 entsprechend aus zwei Ketten besteht: p40 bindet an die IL-12R1- Kette, p19 an eine IL-23R genannte Kette. Die humanen Rezeptorketten werden vornehmlich auf aktivierten T-Zellen, Gedächtnis-T-Zellen und NK-Zellen, zu einem geringen Grad aber auch auf Monozyten, Makrophagen und DC exprimiert. Im murinen Organismus findet sich der Rezeptor auf aktivierten T-Zellen, auf aus Knochenmark generierten DC sowie auf aktivierten Makrophagen (TRINCHIERI et al., 2003; BROMBACHER et al., 2003;
LANGRISH et al., 2004; HUNTER, 2005).
Die Bindung von IL-23 an den IL-23-Rezeptor (IL-23R) bewirkt eine Aktivierung von JAK-Kinasen, die den IL-23R phosphorylieren, so dass STATs (STAT 1, 3, 4 und 5) binden und ebenfalls dimerisieren werden können. Über die Regulation der IL-23p19-Expression ist bislang wenig bekannt. Ebenso wie IL-12 wird die Transkription über Aktivierung des Transkriptionsfactors c-Rel, der zur NF⎢B Familie gehört, beeinflusst (SANJABI et al., 2000;
GRUMONT et al., 2001; CARMONDY et al., 2007). Auch der Interferon-Regulatory-Factor- 5 (IRF) führt sowohl zur IL-12-, als auch zur IL-23-Expression (OUYANG et al., 2007). Bei Abwesenheit von IRF-1 und -8, welche die IL-12-Expression stimulieren, scheint die IL-23- Synthese gesteigert (GORIELY et al., 2008). Der TLR-2-Ligand Peptidoglykan (PGN) ist ein potenterer Induktor der IL-23-Expression als das TLR-4-bindende LPS (CARMONDY et al., 2007; RE u. STROMINGER, 2001). Des Weiteren scheinen C-Typ Lektine bevorzugt zur Synthese von IL-23 zu führen (LEIBUNDGUT-LANDMANN et al., 2007), ebenso wie Prostaglandin E2 (PGE2) und Adenosintriphosphat (ATP) (SHEIBANIE et al., 2004;
SCHNURR et al., 2005).
Physiologische und pathophysiologische Funktionen
IL-23 scheint die zentrale Rolle in der Pathogenese diverser Autoimmunerkrankungen wie Experimentelle Autoimmune Enzephalomyelitis (EAE) (CUA et al., 2003; MURPHY et al., 2003), Collagen-induzierten Arthritis (CIA) (MURPHY et al., 2003) und experimenteller Colitis (UHLIG et al., 2006; YEN et al., 2006) zu spielen. Die genetische Deletion von IL- 23p19, nicht aber von IL-12p35, schützt Mäuse vor EAE und CIA. Im Rahmen der Helicobacter-induzierten T-Zell-abhängigen Colitis zeigten Mäuse mit einer p19-Defizienz eine leichtere Form der Erkrankung, während IL-12p35-Knockout Mäuse eine ausgeprägte Pathologie entwickelten (KULLBERG et al., 2006; HUE et al., 2006). Als grundlegend für die Erregerabwehr und Autoimmunerkrankungen wird derzeit die von IL-23 beeinflusste IL- 17-Produktion postuliert. IL-17 wirkt als proinflammatorisches Zytokin, das im Gewebe für eine Ausschüttung proinflammatorischer Mediatoren wie IL-8, CXCL-1, TNFα und G-CSF und somit für den Einstrom neutrophiler Granulozyten sorgt (AGGRAWAL et al., 2003;
KOLLS et al., 2004; KELLY et al., 2005). IL-23-Knockout-Mäuse wiesen im Vergleich zu EAE-anfälligen Wildtyp-Mäusen gleiche Mengen an IFN-γ-produzierenden Zellen auf; die Menge IL-17-produzierender T-Zellen im ZNS war in den p19-defizienten Mäusen jedoch reduziert. Auch führt die Stimulation von aktivierten und Gedächtnis-T-Zellen in Anwesenheit von IL-23 zur Ausschüttung von IL-17 (MURPHY et al., 2003; LANGRISH et al., 2005).
IL-23 spielt eine wichtige Rolle bei der Abwehr von Infektionen, z.B. mit Cryptococcus neoformans und Klebsiella pneumoniae. Unter einer Infektion starben Mäuse mit einer Deletion des IL-23p19 eher als der Wildtyp und zeigten eine höhere Erregerlast (KLEINSCHEK et al., 2006; HAPPEL et al., 2005). Bei einer intraperitonealen Infektion mit Toxoplasma gondii bewirkte die Behandlung von IL-12p40-Knockout-Mäusen mit
rekombinantem IL-23 einen Überlebensvorteil gegenüber den unbehandelten Kontrollmäusen, die an ungehinderter Parasitenreplikation verstarben (LIEBERMANN et al., 2004).
2.5.3 Interleukin-27 Struktur und Vorkommen
Interleukin-27 ist ein heterodimeres Zytokin bestehend aus p28 und dem Eppstein-Barr induzierten Gen 3 (EBI3). Es wird unter anderem von humanen aktivierten Monozyten und murinen Makrophagen exprimiert (PFLANZ et al., 2002; WIRTZ et al., 2005). EBI3 weist Gemeinsamkeiten mit IL12p40 auf (DEVERGNE et al., 1997) und bildet mit p35 das Zytokin IL-35 (CASTELANI et al., 2010). Man kann sowohl Ähnlichkeiten zwischen der p28-Kette und der IL-12-Untereinheit p35 feststellen als auch zwischen EBI3 und der IL-12p40- Untereinheit. EBI3 ist zudem auch der Struktur des löslichen IL-6-Rezeptors (IL-6Rα) nahe.
Binden Liganden wie LPS oder Poly I:C an Toll-Like-Rezeptoren, wird die Produktion der Untereinheiten induziert (PFLANZ et al., 2002; SCHNURR et al., 2005; WIRTZ et al., 2005).
Die Untereinheit p28 kann durch IFN-γ hochreguliert werden, während dies bei EBI3 durch Signalübertragung über CD40L und IL-1β möglich ist (SCHNURR et al., 2005; LIU et al., 2007).
Der IL-27 Rezeptor (IL-27R), der von epithelialen Zellen, DC, Monozyten, natürlichen Killerzellen und T-Zellen exprimiert wird, setzt sich zusammen aus dem Signaltransduktionsmolekül Glykoprotein 130 (gp130) und der spezifischen IL-27Rα Kette, die auch WSX-1 oder TCCR (T-cell-cytokine-receptor) genannt wird (SHIBATA et al., 2010). Die IL-27Rα Kette wird ausschließlich auf Immunzellen wie T-Zellen, NK-Zellen, Mastzellen, Monozyten, neutrophilen Granulozyten und B-Zellen exprimiert (PFLANZ et al., 2004; WIRTZ et al., 2005). T-Lymphozyten zeigen die höchste Expressionsrate des IL-27Rα (VILLARINO et al., 2005). Während IL-27 in der Lage ist, auch in Abwesenheit von gp130 an die Kette des IL-27R zu binden, kann eine erfolgreiche Signaltransduktion nur in Anwesenheit beider Untereinheiten erfolgen. LUCAS et al. (2003) konnten zeigen, dass durch Bindung von IL-27 an seinen Rezeptor die Signalübertragung über STAT1 und STAT3 erfolgt (LUCAS et al., 2003).
Physiologische und pathophysiologische Funktionen
IL-27 induziert die Produktion von IFN-γ in humanen T-Zellen und verstärkt in Kombination mit IL-12 die Entwicklung der Th1-Immunantwort. Ebenso inhibiert IL-27 die
