Untersuchungen zum oxidativen Stoffwechsel mehrfach ungesättigter Fettsäuren in Monozyten von Patienten mit atopischen Erkrankungen

Abstract

Die Expression von Lipoxygenasen wird u.a. durch Zytokine reguliert (z.B. IL-4), welche bei atopischen Erkrankungen verstärkt bzw. vermindert ausgeschüttet werden. Ob die Erhöhung der endogenen IL-4-Plasmaspiegel, wie bei verschiedenen dieser Erkrankungen beschrieben, jedoch ausreicht, um in vivo eine Hochregulation der ALOX15 Expression in peripheren Monozyten zu induzieren, war bislang unklar. Das Ziel der vorliegenden Untersuchungen bestand darin, zu überprüfen, ob bei Patienten mit einer Atopie die ALOX15 in peripheren Monozyten verstärkt exprimiert wird, um hiermit die folgenden Fragestellungen zu beantworten: 1\. Kann bei häufig vorkommenden atopischen Erkrankungen ein erhöhter IL-4-Spiegel im Blutplasma nachgewiesen werden? 2\. Gibt es einen statistischen Zusammenhang zwischen den IgE und IL-4-Plasmaspiegeln? 3\. Ist die katalytische Aktivität der ALOX15 in den peripheren Monozyten in vivo hochreguliert? Hierzu wurden Blutproben von 81 Patienten mit atopischen Erkrankungen [Asthma bronchiale (20), atopischer Dermatitis (15), Rhinitis allergica (46)] und 44 klinisch unauffälligen Normalpersonen [Nichtatopiker] gesammelt und die Plasmaspiegel von IgE und IL-4 mit Hilfe von Immunassays quantifiziert. Für die Ermittlung der Fettsäureoxygenaseaktivität der Monozyten durch HPLC-Quantifizierung der Arachidonsäureoxygenierungsprodukte in einem ex vivo Aktivitätsassay wurden Zellen der Versuchsteilnehmer präpariert. Die dabei erhaltenen Resultate können wie folgt zusammengefasst werden: 1\. Verglichen mit nicht-atopischen Kontrollprobanden konnten bei Atopikern signifikant erhöhte Plasmaspiegel an IgE und IL-4 festgestellt werden. 2\. Im Vergleich der Krankheitsentitäten ergaben sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den IgE-Plasmaspiegeln. 3\. Die IL-4-Spiegel bei Patienten mit Rhinitis allergica waren im Vergleich mit Nichtatopikern signifikant erhöht. Im Gegensatz dazu waren die IL-4-Spiegel der Patienten mit Atopischem Ekzem und allergischem Asthma nicht signifikant erhöht. 4\. Es konnte keine monotone statistische Korrelation zwischen den Plasmaspiegeln von IgE und IL-4 im untersuchten Patientenkollektiv ermittelt werden. 5\. Obwohl periphere Monozyten von Patienten mit einer atopischen Grunderkrankung eine erhöhte Kapazität zur Arachidonsäureoxygenierung aufwiesen, ergaben sich aufgrund des unspezifischen Musters der Oxygenierungsprodukte keine Anhaltspunkte für eine erhöhte Expression der ALOX15. Dies gilt insbesondere auch für Patienten mit signifikant erhöhten IL-4-Spiegeln (allergische Rhinitis). Damit kann geschlussfolgert werden, dass bei atopischen Erkrankungen die Expression der ALOX15 in peripheren Monozyten nicht erhöht zu sein scheint. Dies gilt unabhängig davon, ob endogene IL-4-Spiegel krankheitsbedingt erhöht waren oder nicht. Selbst bei Patienten mit allergischer Rhinitis konnte keine erhöhte ALOX15 Aktivität in peripheren Monozyten beobachtet werden. Dabei lagen die bei atopischen Erkrankungen in vivo erreichten IL-4-Spiegel deutlich unter den IL-4-Konzentrationen, welche für die in vitro Induktion der ALOX15 erforderlich sind.

Expression of lipoxygenase isoforms is regulated by cytokines (e.g., IL-4), which are expressed in allergic diseases. However, it was unclear so far whether or not the increased endogenous IL-4 plasma levels reached in vivo in these diseases are sufficient to induce ALOX15 expression in peripheral monocytes. This research study was aimed at investigating whether ALOX15 in peripheral monocytes is increasingly expressed in patients suffering from an atopic disease. Following questions had to be answered: 1\. Are the endogenous plasma levels of IL-4 significantly increased in patients suffering from frequently occurring allergic diseases? 2\. Is there a statistical correlation between IgE and IL-4 plasma levels? 3\. Is the fatty acid oxygenase activity of peripheral monocytes upregulated in vivo? To answer these questions blood samples were collected from 81 patients with atopic diseases [bronchial asthma (20), atopic dermatitis (15), allergic rhinitis (46)] and 44 nonatopic individuals and the IgE and IL-4 plasma levels were quantified by immunoassays. In addition, peripheral monocytes were prepared from all individuals and the fatty acid oxygenase activity was quantified employing an ex vivo activity assay, which quantified the oxygenase products formed from exogenous arachidonic acid by HPLC. Following results were obtained: 1\. Significantly increased IgE and IL-4 plasma levels were measured in patients suffering from allergic diseases. 2\. There were no significant differences in the IgE plasma levels between the different disease entities. 3\. The IL-4 plasma levels of patients suffering from allergic rhinitis were significantly increased. This was, however, not the case for patients with bronchial asthma and allergic dermatitis. 4\. There was no monotone statistical correlation between the IgE- and IL-4 levels. 5\. Although the peripheral monocytes of patients suffering from an atopic disease exhibited a significantly increased arachidonic acid oxygenase activity, analysis of the pattern of the oxygenation products did not provide any evidence for increased levels of ALOX15 expression. This was also the case for patients suffering allergic rhinitis with significantly increased IL-4 levels. From this data it can be concluded that ALOX15 expression in peripheral monocytes does not seem to be upregulated in allergic diseases, regardless of whether or not elevated endogenous IL-4 plasma levels were present. Even in patients with allergic rhinitis no increased ALOX15 activity could be observed. The IL-4 levels observed in vivo in allergic diseases were significantly below the IL-4 concentrations required to induce ALOX15 in vitro.