Allergie & Asthma

Identifikation von protektiven Substanzen im Stallstaub

Unterstützt durch epidemiologische Studien wurde die Hypothese aufgestellt, dass Staub aus Ställen von traditionellen Alpenbauernhöfen immunmodulatorische Substanzen enthält. Wir konnten zeigen, dass diese Substanzen mittels isotonischer Kochsalzlösung extrahiert werden können. Im Tiermodell schützt die Inhalation dieser Extrakte vor der Entstehung von experimentell induzierten allergischen Erkrankungen. Die Analyse der Zusammensetzung dieses Staubextraktes steht bei den aktuellen Experimente im Mittelpunkt. In diesem Projekt werden verschiedene Substanzgruppen (Proteine, Glykostrukturen) mit biochemischen Methoden (Säulenchromatographie, Präzipitation) aus dem Staubextrakt isoliert und im Mausmodell auf ihre schützende Wirkung untersucht. Wirksame Substanzen werden anschließend mit biochemischen Methoden (SDS-PAGE, Western Blot) charakterisiert. In Kooperation mit der Laborgruppe für Strukturbiochemie des Forschungszentrum Borstel soll die Struktur von unbekannten Molekülen mittels chemischer Analytik und physikalischer Methoden wie NMR aufgeklärt werden.

Mechanismen der Protektion 1

Vor dem Hintergrund epidemiologischer Studien, die zeigen, dass regelmäßiger Stallkontakt im frühen Kindesalter vor späteren Allergien schützen kann, wurden Stallstäube von Bauernhöfen gesammelt und mit verschiedenen biochemischen Verfahren extrahiert (Kooperation mit Forschungszentrum Borstel, Prof. Holst). Die gewonnenen Fraktionen werden in verschiedenen humanen Zellkulturansätzen hinsichtlich ihrer immunmodulatorischen Eigenschaften analysiert. Dabei stehen dendritische Zellen im Mittelpunkt der Untersuchungen, da sie als professionelle antigenpräsentierende Zellen auf den Ablauf der Immunantwort maßgeblichen Einfluss haben. Erste Ergebnisse zeigen, dass die Differenzierung von humanen dendritischen Zellen aus Monozyten in vitro durch Stallstaubextrakt beeinträchtigt wird. Weitere Untersuchungen sollen zeigen, welchen Einfluss der Stallstaubextrakt auf bereits differenzierte dendritische Zellen und ihre Reifung ausübt. Neben Zytokinproduktion und Expression von Aktivierungsmarkern werden dazu auch die Endozytose- und T-Zell stimulatorische Kapazität der Zellen analysiert.

Mechanismen der Protektion 2

Die Modulation der Funktion von dendritischen Zellen spielt möglicherweise eine Rolle bei der durch Stallstaubextrakte induzierten Allergie-Protektion [Rohde G, Thorax 2003;58:37-42]. So konnten wir mit unseren bisherigen Arbeiten zeigen, dass die Generierung von dendritischen Zellen aus humanen Monozyten durch die Anwesenheit von Stallstaubextrakt unterdrückt werden kann. Ob diese Beobachtung für die im Mausmodell induzierte Allergie Protektion von Relevanz ist, soll in diesem Projekt tierexperimentell untersucht werden. Hierzu werden dendritische Zellen aus Stammzellen von Mäusen generiert. Der Einfluß der Extrakte auf die dendritischen Zellen wird anschließend in vitro und in vivo untersucht.

In vitro soll untersucht werden, ob sich durch die Behandlung mit dem Extrakt die Expression von Aktivierungsmarkern und Zytokinen modifiziert wird. Bei diesen Versuchen soll besonderes Augenmerk auf die Expression von anti inflammatorischen Zytokinen und inhibitorischer Rezeptoren gerichtet werden.

In vivo soll untersucht werden, ob Staubextrakt behandelte DC noch in der Lage sind eine allergische Immunantwort auszulösen.

Protektion durch Probiotika

Die Untersuchung befasst sich mit der in vitro Analyse der probiotischen Wirkung bakterieller Komponenten auf humane mononukleäre Zellen des peripheren Blutes (PBMZ). Dabei steht im experimentellen Fokus der Vergleich verschiedener Lipopolysaccharide (LPS) und bakterieller Lysate eines probiotisch aktiven Bakteriums mit dem korrespondierenden nicht-probiotischen Wildtypstamm. Als Read-out System wird unter anderem die Methodik der Mikroarray Technologie eingesetzt. Dieser Ansatz ermöglicht ein umfangreiches Screening und Aufnahme eines breiten Genexpressionsmuster in PBMZ nach Stimulation mit bakteriellen Bestandteilen. Der Vergleich der Genexpressionsmuster in PBMZ nach Stimulation mit Komponenten eines probiotisch aktiven und eines probiotisch inaktiven Bakterienstamm soll Hinweise auf molekulare Wirkmechanismen geben, die eine günstige Beeinflussung immunologischer Dysregulationen durch Probiotika erklären. Mehr....

Wirkung von Stallstaubextrakten auf epitheliale Zellen der Lunge

Sowohl epidemiologische Studien an Bauernkindern, die frühe und intensive Kontakte zu Ställen hatten, als auch experimentelle in vivo Daten aus unserem Allergie-Mausmodell belegen eindeutig eine allergieprotektive Wirkung von Substanzen im Stallstaub. Die Exposition gegenüber diesen immunmodulatorischen und allergieprotektiven Komponenten erfolgt sowohl bei den Kindern als auch im Tiermodell über den inhalativen Aufnahmeweg. Bei dieser Art der Exposition stellen die epithelialen Grenzschichten der Lunge eine der ersten zellulären Kontaktstellen dar, auf die Komponenten aus dem Stallstaub einwirken können. Die in den Epithelzellen der Lunge induzierten zellulären Reaktionen können möglicherweise direkte oder indirekte Effekte auf nachfolgende immunologische Weichenstellungen ausüben und bei der Vermittlung der beobachteten allergieprotektiven Wirkung fungieren. Um diesem Aspekt nachzugehen wird in dem Projekt mittels in vitro Exposition von broncho- bzw alveolären epithelialen Zelllinien mit Stallstaubextrakten untersucht, welche zellulären Reaktionen induziert werden und welchen Einfluss dies auf nachgeschaltete immunologische Prozesse hat. Mehr ....

GABRIEL: Gene-Environment, Mausmodell

Die Entstehung von Allergien wird sowohl von Umweltbedingungen, als auch von genetischen Gegebenheiten beeinflusst. Die Hygiene-Hypothese besagt, dass es einen Zusammenhang zwischen zunehmender Häufigkeit von Allergien und geringer mikrobieller Exposition gibt. Kinder, die auf dem Bauernhof aufwachsen und im ersten Lebensjahr der Stallumgebung exponiert sind, sind vor allergischem Asthma geschützt. An der "Schnittstelle" zwischen Umwelt und Genetik agieren Rezeptoren, die Substanzen aus der Umwelt erkennen und an der Induktion von Immunantworten beteiligt sind. Ziel ist es, Rezeptoren zu identifizieren, die durch Bindung einer Substanz aus der Umwelt, z. B. aus Stallstaub, die Entstehung von Allergien verhindern. Um dieses Ziel zu erreichen, wird die Expression von potentiell relevanten Rezeptoren in dendritischen Zellen mit siRNA herunterreguliert. Diesen Zellen wird dann Stallstaub und das Allergen Ovalbumin (OVA) präsentiert. Schließlich werden diese dendritischen Zellen intranasal in Mäuse eingebracht. Diese werden über die Atemwege mit einem OVA-Aerosol stimuliert. Es soll ermittelt werden, inwieweit die verabreichten dendritischen Zellen einen Schutz vor einer OVA-Allergie vermitteln. Falls die Herrunterregulation eines Rezeptors zum Verlust des Schutzes vor der OVA-Allergie durch den Stallstaub führt, so wäre dieser essentiell für den Schutz vor Allergien.

Zu den Kandidaten zählen z. B. die Toll-like-Rezeptoren, die bakterielle und virale Antigene erkennen. Zunächst werden TLR2 und TLR4 auf eine mögliche Schutzfunktion vor Allergien untersucht. Diese Rezeptoren der angeborenen Immunität sind besonders interessant, weil bereits eine Korrelation zwischen ihren Liganden im Stallstaub der Bauernhöfe und der Allergie-Schutzfunktion beobachtet wurde.

Klinische Studien zur Sublingualen Immuntherapie (SLIT)

In den letzten Jahren haben sämtliche pädiatrisch allergologischen Gesellschaften in der Bundesrepublik die Auffassung vertreten, dass die sublinguale Immuntherapie (SLIT), auf der Basis evidenzbasierter Medizin, als bisher nicht wirksam zu betrachten ist. Diese Position ist unter Pädiatern umstritten, denn Marktanalysen zeigen, dass die SLIT trotz allem von den niedergelassenen Kollegen, insbesondere in der Allgemeinpraxis, häufig angewandt wurde. Der aktualisierten Leitlinie der drei großen Allergiegesellschaften zufolge (www.gpau.de) wird die SLIT bei Erwachsenen jetzt empfohlen, wenn eine subkutane Therapie nicht in Frage kommt, bei Kindern soll die SLIT nur mit den beiden neuen Grastabletten ab dem 5. LJ durchgeführt werden, wenn auch hier eine subkutane Therapie nicht in Frage kommt.

Prof. Bufe ist Vorsitzender des Vereins NETSTAP, das steht für Netzwerk Kinder und Jugendärzte für klinische Studien in der Allergologie und Pneumologie. NETSTAP hat sich an den Studien zu der oben genannten Frage intensiv beteiligt und tut dies immer noch. Siehe dazu zwei Publikationen:

    * Bufe, A., Ziegler-Kirbach, E., Stoekmann, E., Heidemann, P., Gehlhar, K., Holland-Letz, T., Braun, W. Efficacy of sublingual swallow immunotherapy (SLIT) in children with severe grass pollen allergic symptoms; a double-blind placebo-controlled study. Allergy (2004) 59:498-504

    * Ibañez MD, Kaiser F, Knecht R, Armentia A, Schöpfer H, Tholstrup B, Bufe A. Safety of Specific Sublingual Immunotherapy with SQ Standardised Grass Allergen Tablets in Children (2007) Pediatric Allergology and Immunol 18:516-522

    * Bufe A, Eberle P, Francke-Beckmann E, Funck J, Kimmig M, Klimek L, Knecht R, Stephan V, Tholstrup B, Weißhaar C, Kaiser F. Safety and efficacy in children of an SQ-standardised grass allergen tablet for sublingual immunotherapy. (2009) J Allergy Clin Immunol. 123(1):167-173.

Die letzte Studie hat maßgeblich zur Zulassung der Allergentablette (Grazax von ALK-Abello) beigetragen und gilt zusammen mit einer Studie von Wahn et al. JACI Jan. 2009 zu einer zweiten Grastablette (Oralair von Stallergene) als Indikator für eine frühe SLIT (ab dem . LJ) bei Gräserallergien in den aktuellen Leitlinien.

NETSTAP führt zur Zeit zusammen mit weiteren Prüfzentren in Deutschland und Europa eine von ALK-Abello gesponserte Studie zur Frage der Prävention von Asthma bei Kindern mit Heuschnupfen durch SLIT-Behandlung mit der Grastablette durch.

Nähere Informationen, insbesondere zu den Zielen von NETSTAP, zu laufenden Studien, Prüfarzt- und Studynurse-Kursen finden Sie auf der Website www.Netstap.de.

Protectal

Die Desensibilisierung mittels subkutaner Applikation von Allergenen ist mittlerweile eine gängige Therapieform für allergische Erkrankungen (Spezifische subcutane Immuntherapie = SCIT). Um die Effektivität dieser Therapie zu verstärken, soll in diesem Projekt die adjuvante Wirkung von immunmodulatorischen Substanzen auf die Desensibilisierung im Maus-Allergiemodell untersucht werden. Dabei wird die Frage geprüft, ob der protektiv wirksame Stallstaubextrakt auch therapeutisch synergistisch mit der SCIT im Mausmodel wirkt.

Probiotika zur Therapie

Von Probiotika spricht man bei Bakterien, die nicht-pathogen sind und in ausreichenden Mengen aufgenommen eine möglicherweise gesundheitsfördernde Wirkung auf den Organismus haben. Präbiotika sind immunmodulatorisch wirksame Oligosaccharide. Es konnte in verschiedenen Studien schon belegt werden, dass solche Keime auch zusammen miot Präbiotika (Symbiotika) beim Allergiegeschehen eine anti inflammatorische Wirkung haben können. In diesem Projekt soll eine möglicherweise synergistische Wirkung von probiotischen Keimen und Präbiotika auf die Immuntherapie von Allergien untersucht werden. Hierzu wird im Maus Allergiemodell untersucht, ob die Verabreichung der entsprechenden Substanzen während der Desensibilisierung eine positive Wirkung auf die Sensibilisierung und die asthmatische Inflammation haben.

Virusinfektion und IFN-α

Vor allem Viren induzierten Interferon-Alpha (IFN-α) und seine Freisetzung aus mononukleären Zellen des Menschen. Kinder mit atopischem Asthma bronchiale setzen im Vergleich zu gesunden Probanden und Kindern mit intrinsischem Asthma deutlich weniger davon frei, wie in einer von uns publizierten retrospektiven Studie gezeigt werden konnte (Bufe,A. et al. 2002 Int Arch Allergy Immunol 127: 82-88). Der IFN-α-Spiegel korrelierte negativ zur Zahl der eosinophilen Zellen im Blut, ein Hinweis dafür, dass die Freisetzung des IFN-α im Blut mit allergisch entzündlichen Veränderungen in der Bronchialschleimhaut korrelieren könnte. Dies bedeutet, dass es einen Zusammenhang gibt zwischen IFN-α-Freisetzung und der entzündlichen Reaktion, die man bei Kindern mit atopischem Phenotyp sehen kann. Da sich keine Erniedrigung der IFN-α-Ausschüttung bei Kindern mit nicht allergischem Asthma bronchiale fand, kann angenommen werden, dass die verminderte IFN-α-Freisetzung höchstwahrscheinlich im Zusammenhang mit dem atopischem Phenotyp der Patienten zu verstehen ist. Mehr ...

INFA-D Studie

Diese Studie leitet sich aus vorangegangenen Studien der Experimentellen Pneumologie zum Thema "Rolle und Bedeutung von IFN-α beim allergischen Asthma" ab. Eigene Untersuchungen an einem Kollektiv von Erwachsenen mit allergischem Asthma bronchiale haben eine verminderte IFN-α Freisetzungskapazität gegenüber gesunden Kontrollen gezeigt. Die Ergebnisse in einem Kinderkollektiv bezüglich der IFN-α Produktion beim allergischen Asthma bronchiale waren hingegen heterogener. Ohne weitere Differenzierung der untersuchten Studiengruppen (gesund, allergisches Asthma und nicht- allergisches Asthma) ergaben sich keine signifikanten Unterschiede in den IFN-α Freisetzungskapazitäten. Subgruppenanalysen hingegen erbrachten Hinweise darauf, dass eine inhalative Medikation mit Kortikosteroiden eine Reduktion der systemischen IFN-α Freisetzungskapazität verursachen kann. Dieser Zusammenhang konnte jedoch nicht in der Gruppe der nicht-allergischen Asthmatiker beobachtet werden. Des weiteren zeigte sich bei einer nach Schweregrad der Erkrankung differenzierten Auswertung eine signifikante Erniedrigung der IFN-α Produktion. Mehr....