Der Einfluss von Geschlechtshormonen auf die allergische Immunantwort

Abstract

Die Inzidenz allergischer Erkrankungen hat in den vergangenen Jahrzehnten stark zugenommen und damit das Interesse der Forscher an der genauen Aufklärung der zugrunde liegenden Mechanismen. Die Ursachen der bereits in den 80er Jahren beschriebenen geschlechtsspezifischen Unterschiede bei allergischen Erkrankungen sind bis heute nicht bis ins Detail geklärt. Die vorliegende Arbeit sollte zur Klärung der Rolle von Östrogen Testosteron im Bezug auf die Entwicklung und klinischen Manifestierung allergischer Erkrankungen beitragen. Zunächst wurden die geschlechtsspezifischen Unterschiede im Mausmodell untersucht. Hormonkompetente männliche und weibliche Balb/c Mäuse sowie ovarektomierte und orchektomierte Balb/c Mäuse wurden mit Ovalbumin (OVA) sensibilisiert und das Ausmaß ihrer humoralen Immunantwort mittels Bestimmung von IgE, allergenspezifischem IgE und IgG1 sowie Bestimmung der Zytokinsynthese in vitro untersucht. In weiterführenden Untersuchungen wurde mittels hormonselektiver Antagonisten versucht, die Wirkung von Östrogenen und Testosteron gezielt zu beeinflussen. Es wurden weibliche Balb/c Mäuse mit dem GnRH-Antagonisten Cetrorelix behandelt um die Östrogensynthese auf der Hypophysen-Hypothalamus-Achse zu blockieren, eine weitere Gruppe erhielt den Selektiven Östrogenrezeptormodulator (SERM) Tamoxifen und eine dritte Gruppe erhielt den Testosteronrezeptorantagonisten Cyproteronacetat. Die Tiere wurden erneut mit OVA sensibilisiert, zur Bestimmung der humoralen Immunantwort wurden Immunglobuline und Zytokine bestimmt, die lokale Immunantwort wurde mittels Hauttest (Ear Swelling) untersucht. In einem dritten Versuch wurde im Atopischen Dermatitis (AD) Mausmodell untersucht, welchen Einfluss Tamoxifen auf das Entstehen und die Manifestation der Atopischen Dermatitis hat. Diese chronische, juckende Hauterkrankung wird sehr viel häufiger bei Mädchen und Frauen diagnostiziert und die zugrunde liegenden Ursachen sind auf erhöhte IgE-Antworten und Imbalancen in der Zytokinproduktion der T-Lymphozyten gekennzeichnet. Weibliche Balb/c Mäuse wurden mit Tamoxifen behandelt, mit OVA sensibilisert und schließlich wurde durch Kontakt der Haut mit Allergen ein Ekzem ähnlich dem während eines akuten Schubs der Atopischen Dermatitis ausgelöst. Die humorale Immunantwort wurde über die Bestimmung der Immunglobulinantworten sowie des Zytokinmusters analysiert, zusätzlich wurde die Lymphozytenpopulation in der Milz qualitativ bestimmt. Das klinische Bild des ausgelösten Ekzems wurde mittels SkinScore untersucht, immunhistochemische Färbungen der Haut sollten Aufschluss über die Infiltration der Haut mit CD4+- CD8+- und Mastzellen geben. Die Bestimmung der geschlechtsabhängigen Immunantwort zeigt, dass Östrogen einen stimulierenden Einfluss auf das Entstehen allergischer Erkrankungen hat. Dies drückte sich nicht nur in deutlich höheren Antikörperantworten bei den weiblichen Tieren im Vergleich zu den männlichen Tieren aus, sondern auch im Aufheben dieser Effekte durch die Behandlung mit dem SERM Tamoxifen. Die immunprotektive Wirkung von Testosteron konnte bei männlichen Tieren gezeigt werden, die im Vergleich zu den hormoninkompetenten männlichen Tieren sehr viel niedrigere Antikörperantworten ausbilden. Der Einfluss von Östrogen auf die Differenzierung von T-Lymphozyten ist bisher nicht eindeutig geklärt. In den oben genannten Studien konnte gezeigt werden, dass die T-Zellantwort nach lokaler Injektion des Allergens bei mit Tamoxifen behandelten Mäusen sowie mit Cetrorelix behandelten Mäusen gehemmt ist. Dies zeigte sich nicht nur im Ausbleiben der Spätreaktion nach lokaler Allergenapplikation am Ohr, sondern auch in der geringeren T-Zellinfiltration der Haut Tamoxifen behandelter Tiere im Mausmodell der Atopischen Dermatitis. Korrelierend wurden Imbalancen im Zytokinmuster sowie in der Bund T-Zell-Ratio festgestellt. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, dass Östrogene bei der Entwicklung und der Manifestierung allergischer Erkrankungen eine begünstigende Rolle spielen. Die regulatorischen Eigenschaften von Testosteron konnte bei männlichen Tieren gezeigt werden, welche Rolle dies aber in weiblichen Individuen spielt konnte nicht geklärt werden. Vor allem gewebsspezifische pro- und anti-inflammatorische Interaktionen von Östrogenen müssen im komplexen Entstehen atopischer Erkrankungen näher untersucht werden um therapeutische Ansätze mit Antiöstrogenen für Patienten zu verifizieren.

The incidence of allergic diseases has been increasing during the past decades; consequently researchers have concentrated their efforts in determining the exact underlying mechanisms. A possible influence of sex hormones on allergic diseases has already been described as far back as the nineteen eighties, but lacking detailed clarification. The present work is expected to clarify the role of estrogens and testosterone in development and clinical manifestation of allergic diseases. The sex dependent differences have been investigated in a mouse model. Intact and neutered male and female Balb/c mice have been sensitised with Ovalbumin (Ova) and their humoral immune response was later measured by ELISA, determining IgE, allergen-specific IgE and IgG as well as cytokine production in vitro. Furthermore, female Balb/c mice have been treated with hormone-selective antagonists to influence the impact of estrogens and testosterone: Cetrorelix (a GnRH-Antagonist) was used to block estrogen production on the hypothalamus-pituitary-axis, another group obtained Tamoxifen (a selective estrogen receptor modulator, SERM) treatment and the third group was treated with cyproterone acetate, a testosterone antagonist. Mice were sensitised using the same protocol, the humoral immune response and the cytokine production was determined after assessing the local immune response via ear swelling. In the third trial, the influence of Tamoxifen on the development and manifestation of Atopic Dermatitis (AD) was investigated in a mouse model. AD is a pruritic inflammatory skin disease and is diagnosed in female individuals more often than in male individuals. The underlying reasons are: increased IgE-Levels and imbalances in cytokine production of TLymphocytes. Female Balb/c mice were treated with Tamoxifen and sensitized with Ova. Subsequently, allergen was applied epicutaneously in order to initiate AD-like symptoms. The humoral immune response was assessed by determining the immunoglobulin response as well as the cytokine pattern. The clinical outcome of the eczema was evaluated via Skin Score, immunehistochemical staining of skin samples were made to obtain information about the infiltration of the skin with CD4+-, CD8+- and mast cells. The assessment of the sex-dependent allergic immune response indicates a stimulating influence on the development of allergic diseases. This could be shown in clearly higher antibody responses in female animals compared with male animals as well as in successful compensation of these effects via treatment with Tamoxifen. The immuneprotective impact of testosterone could be shown in male animals which had considerably lower antibody titers compared to neutered male animals. An impact of estrogens on T-Cell differentiation could not be demonstrated. In the trials mentioned it became apparent that the T-Cell response was restrained in Tamoxifen treated mice as well as in Cetrorelix treated mice after injecting allergen locally. This could be shown in the absence of a late-phase reaction after application of allergen intradermally and in the reduced T-Cell infiltration in the skin of Tamoxifen treated mice running in the AD-mouse model. Correlating, imbalances in cytokine pattern and B-T-Cell-ratio have been found. The results indicate a promoting influence of estrogens on the development and manifestation of allergic diseases. Regulatory qualities of testosterone became clear in male animals, yet its role in female individuals couldn’t be clarified. Especially tissue-specific pro and anti-inflammatory interactions of estrogens have to be investigated intensively in the complex development of atopic diseases in order to verify a therapeutic approach for patients.