Untersuchung der Wirkung von 9-cis Retinsäure in der Allergietherapie

Abstract

Vitamin A und seine Metaboliten sind essentiell für verschiedene Körperfunktionen wie Sehvorgang, Hautdifferenzierung, Hämatopoese und embryonale Entwicklung. Neu ist das zunehmende Verständnis zur regulatorischen Wirkung von Vitamin A auf das Immunsystem. Das Vitamin-A-Derivat Retinsäure (RS) ist ein wichtiger Faktor zum Aufbau von oraler Toleranz im Gastrointestinaltrakt und scheint für das Immunsystem ein generell tolerogenes Milieu zu induzieren, indem es die Bildung regulatorischer T-Zellen und eine IgA-dominante Immunantwort fördert. Die Wirkungen von RS werden über nukleäre Hormonrezeptoren vermittelt, die von B- und T-Lymphozyten exprimiert werden. In diesem Zusammenhang könnte sich RS auch in der Therapie allergischer Erkrankungen wie der Typ-I-Allergie als nützlich erweisen, indem sie das hyperreaktive Immunsystem tolerogen moduliert. Zielsetzung dieser Arbeit war daher die Untersuchung des Vitamin-A-Derivats 9-cis RS bei der Spezifischen Immuntherapie (SIT) der Typ-I-Allergie. Dazu wurde in vivo in einem murinen Typ-I-Allergie-Modell die Wirkung von 9-cis RS in Kombination mit der SIT auf B- Lymphozyten untersucht. Hier wurden vor allem die antigenspezifische Antikörperproduktion und die Migration in immunkompetente Organe wie Milz, Knochenmark und periphere Lymphknoten untersucht. Weiterhin wurde der Effekt von 9-cis RS auf humane B-Zellen in vitro in einem T-Zell-abhängigen und T -Zell-unabhängigen Kontext untersucht. Dabei wurden sowohl Parameter wie Toxizität, Regulation von Aktivierungs- und Differenzierungsmarkern und Proliferation, als auch Zytokin- und Immunglobulinsynthese unter dem Einfluss von 9-cis RS erfasst. Die Daten zeigen, dass 9-cis RS in vivo die Immunantwort im Rahmen der SIT moduliert. So fanden sich erhöhte IgA-Konzentrationen sowie eine erhöhte Anzahl IgA-sezernierender B- Zellen in der Milz und im Knochenmark, während die Zahl IgE-produzierender Zellen und damit auch die IgE-Werte im Serum durch 9-cis RS gehemmt wurden. Ferner kam es zu einer verstärkten Migration der B-Zellen unter dem Einfluss von 9-cis RS von Milz, Knochenmark und peripheren Lymphknoten in die mesenterialen Lymphknoten. In vitro kam es durch 9-cis RS zu einer verminderten B-Zellproliferation und IgE- Produktion in der T-Zell-abhängigen Stimulation. Konträr dazu induzierte 9-cis RS in der T-Zell-unabhängigen Stimulation eine stark erhöhte B-Zellproliferation mit nachfolgend vermehrter Immunglobulinsynthese. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass 9-cis RS die Immunantwort moduliert. Sie fördert nachhaltig die Differenzierung von B-Zellen zu IgA- sezernierenden B-Plasmazellen und langlebigen Gedächtniszellen zulasten der Generierung anderer Immunglobuline wie IgE. Interessanterweise scheint die spezifische Wirkweise von 9-cis RS dabei von stimulatorischen Kofaktoren abzuhängen. Die Ergebnisse dieser Arbeit tragen dazu bei, die besonderen Wirkungen von 9-cis RS auf das Immunsystem in vivo besser zu verstehen und bilden eine Grundlage für weitere Forschungsarbeiten.

Vitamin A and its metabolites are involved in a variety of functions throughout the body, such as vision, skin differentiation, hematopoiesis and embryonic development. But the understanding of the regulatory effects of Vitamin A on the immune system is fairly new. The Vitamin A derivative retinoic acid is an important parameter in the generation of oral tolerance in the gastrointestinal system and seems to induce a tolerogenic milieu by promoting regulatory T cell development and an IgA-dominated immune response. The effects of retinoic acid are realized by binding to nuclear hormone receptors, which are expressed in B cells and T cells. In this context, retinoic acid could contribute to the treatment of allergic diseases like type I hypersensitivity by inducing tolerance in the hyperactive immune system. To achieve this objective, the impact of the vitamin A derivative 9-cis retinoic acid (9cRA) on Specific Immunotherapy (SIT) in cases of type I hypersensitivity was examined. For this purpose, the effects on B cells of 9cRA in combination with SIT were investigated in vivo in a murine type I hypersensitivity model. Notably, the experiments focused on antigen-specific antibody production and B cell migration into spleen, bone marrow and peripheral lymph nodes. In addition, the action of 9cRA on human B cells was studied by performing in vitro experiments in a T-cell dependent and independent context. The analyzed parameters were cell toxicity, expression of activation and differentiation markers, proliferation as well as cytokine and immunoglobulin secretion. The data shows a modulating effect of 9cRA on the immune system during SIT in vivo. An increased concentration of IgA and an augmented number of IgA-secreting B cells in spleen and bone marrow was observed while the number of IgE-producing B cells and IgE serum concentration diminished. Besides, B cell migration from spleen, bone marrow and peripheral lymph nodes to mesenteric lymph nodes was enhanced in the presence of 9cRA. In vitro B cell proliferation and IgE-secretion in T cell dependent stimulation were reduced in the presence of 9cRA. By contrast, 9cRA induced a strong B cell proliferation with subsequent increased immunoglobulin production in T cell independent stimulation. A consolidated view of all these factors suggests that 9cRA influences immune response. It promotes B cell differentiation into IgA-producing plasma cells and long-lived B memory cells at the expense of IgE production. Remarkably, the specific functions fulfilled by 9cRA depend on the instructing stimulation signals. The results of this study contribute to a better understanding of the effects of 9cRA on the immune system and form the basis of new research projects.