Phänotyp mukosaler und peripherer Lymphozyten von Allergikern und funktionelle Immunmodulation durch apathogene Escherichia coli Nissle 1917

Abstract

Die vorliegende Arbeit behandelt zwei entscheidende Aspekte der allergischen Rhinitis: Erstens werden bei Allergikern lokale lymphozytäre Infiltrate ex vivo durchflusszytometrisch charakterisiert und zweitens wird die immunmodulatorische Kompetenz apathogener Escherichia coli Nissle 1917 in Bezug auf diese lymphozytären Infiltratzellen und peripheren Lymphozyten untersucht. Die durchflusszytometrische Einzelzell-Charakterisierung von Lymphozyten aus der nasalen Mukosa zeigte signifikante phänotypische Unterschiede gegenüber peripheren Lymphozyten. Hierbei fanden sich in der Nasenschleimhaut hochgradig aktivierte Gedächtnis-T-Lymphozyten, wohingegen im peripheren Blut bei geringer Aktivierung ein ausgewogenes Verhältnis von naivem und Gedächtniszell-Phänotyp vorherrschte. Mukosale B-Lymphozyten exprimierten verstärkt IgE und CD86 als Ausdruck einer allergenspezifischen Aktivierung, aber nur gering CD23 und CD80 im Vergleich zu den Zellen aus dem peripheren Blut. Fehlende phänotypische Unterschiede zwischen Allergikern und Nichtallergikern deuten darauf hin, dass bei Patienten mit Nasenatembeschwerden ohne systemischen Nachweis einer allergischen Komponente - entsprechend dem untersuchten Nichtallergiker-Kollektiv - die allergische Lokalreaktion im Sinne einer Entopie pathogenetisch eine Rolle spielt. Der zweite Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit lag auf der Untersuchung des Einflusses der apathogenen Escherichia coli Nissle 1917 auf den Phänotyp und die Funktion von peripheren und mukosalen T- und B-Lymphozyten. T-Lymphozyten zeigten eine starke Zunahme der CD69-Aktivierung, die B-Lymphozyten eine Zunahme der CD80- und CD86-Expression im Vergleich zur Stimulation mit Allergen. E. coli Nissle führten außerdem zu einer signifikanten CD23-Reduktion auf peripheren B-Lymphozyten. Die Analyse der Zytokinproduktion durch T-Lymphozyten des peripheren Blutes zeigte eine deutliche TH1-direktive Modulation der IL-4- und IFN-gamma-Antwort nach E. coli Nissle-Stimulation im Vergleich zum TH2-Phänotyp nach allergener Stimulation. Zusammen mit den vorliegenden epidemiologischen Daten lassen sich so Hinweise auf eine präventive Potenz der probiotischen E. coli Nissle ermitteln. Der Nachweis einer TH1-Antwort bei gleichzeitig bestehender Allergenstimulation impliziert auch den möglichen Einsatz im therapeutischen Bereich im Sinne eines Antiallergikums.

The aim of this study is to address two important aspects of the allergic rhinitis: Firstly to perform a characterization of the mucosal lymphocytic infiltration by direct ex vivo flowcytometry and secondly to investigate the immunomodulating capacity of non-pathogenic Escherichia coli Nissle 1917 on the allergic lymphocytic response. The flowcytometric single-cell characterization of lymphocytes of the nasal mucosa showed significant differences in the phenotype compared to the peripheral blood. Lymphocytes of the nasal mucosa inclosed highly activated memory T-lymphocytes whereas peripheral T-cells were less activated and showed a balanced proportion of the memory and naïve phenotype. Mucosal B-lymphocytes highly expressed IgE and CD86 indicating an allergen-specific activation, whereas CD23 and CD80 presented a lower expression than in the peripheral blood. The absence of differences between the allergic and non-allergic group suggests that patients with difficulties in nasal breathing such as our control group might exhibit a localized allergic inflammation (entopy). The second focus of this work lies on the investigation of the influence of non-pathogenic Escherichia coli Nissle 1917 on the phenotype and function of peripheral and mucosal T- and B-lymphocytes. Compared to the stimulation with allergen, E. coli Nissle led to a distinct increase of CD69 expression on T-lymphocytes, while CD80 und CD86 expression was increased on B-lymphocytes. Additionally, E coli Nissle stimulation resulted in a significant reduction of CD23 on peripheral B-lymphocytes. The analysis of T-cellular cytokine production in the peripheral blood showed a TH1-directed modulation by increased IFNgamma production following E. coli Nissle stimulation versus the IL-4-dominated, TH2-like phenotype due to stimulation with allergen. Taking into account epidemiological data as well, E. coli Nissle hold a preventive potential concerning the allergic response. E. coli Nissle promoting a TH1-dominated response under allergen challenge might imply a possible application in the field of antiallergic therapies.