Characterization of the role and relevance of mas-related G protein-coupled receptor X2 expression in the skin of patients with mycosis fungoides

Abstract

Cutaneous T-cell lymphoma (CTCL) encompasses a range of lymphoproliferative disorders characterized by the clonal accumulation of malignant T-lymphocytes in the skin, with Mycosis fungoides (MF) being the most prevalent subtype. Patients with primary CTCL often experience severe pruritus, which significantly diminishes their quality of life (QoL). Despite this, the full impact of CTCL-associated pruritus is not yet fully understood, and, importantly, many patients show resistance to conventional anti-pruritic therapies such as topical steroids or oral antihistamines, highlighting the need for a deeper understanding of the mechanisms of pruritus in CTCL.

Recent research has identified the mas-related G protein-coupled receptor X2 (MRGPRX2) as an important mast cell (MC) receptor implicated in IgE-independent non-histaminergic itch. However, the significance of MRGPRX2 in CTCL has not been thoroughly investigated. The aim of this dissertation is to characterize in detail the pruritus experienced by CTCL patients, including itch severity and effects on patients' QoL, and to explore the underlying mechanisms of pruritus in CTCL with the goal of identifying potential novel therapeutic targets.

To achieve these objectives, I have gathered clinical data, including evaluations of itch intensity, and collected skin biopsies from ten MF patients and eight healthy individuals. Immunohistochemical staining of MRGPRX2 was performed on both affected and unaffected MF skin and healthy skin samples, complemented by immunofluorescence staining to detect the co-localization of MRGPRX2 and the MC marker tryptase. Additionally, publicly available single-cell RNA sequencing data from MF patients and healthy controls was reanalyzed to pinpoint MRGPRX2 expression across various cell populations.

The findings presented in my dissertation indicate that pruritus (itch) is a prevalent symptom affecting 70% of MF patients. A correlation was established between the severity of pruritus and both a reduction in QoL and an escalation in disease severity among MF patients. An elevation in MRGPRX2-positive cells was observed in the affected skin of MF patients compared to unaffected and healthy skin, with MCs being the predominant cell type exhibiting MRGPRX2 expression in MF patients. Additionally, the proportion of MRGPRX2-positive MCs to the total MRGPRX2-positive cells in both affected and unaffected skin exhibited a positive correlation with the severity of the disease.

In summary, pruritus constitutes a significant clinical concern in MF, a variant of CTCL, necessitating effective management strategies. My dissertation points to MRGPRX2 and MCs as potential key players in MF pathogenesis and advocates for continued research. The insights presented here could potentially lead to the identification of novel therapeutic targets in the management of pruritus in MF patients.

Das kutane T-Zell-Lymphom (CTCL) umfasst eine Reihe von lymphoproliferativen Erkrankungen, die durch Akkumulation klonaler T-Zellen in der Haut gekennzeichnet sind, mit der Mycosis fungoides (MF) als häufigster Subtyp. CTCL patienten erleben oft intensiven Juckreiz, dessen Bedeutung noch immer nicht vollständig geklärt ist, obwohl viele Patienten auf Therapien wie topische Steroide oder orale Antihistaminika nicht ansprechen. Dies betont die Notwendigkeit, die Mechanismen des Juckreizes bei CTCL besser zu verstehen.

Jüngste Forschungen haben den mas-related G protein-coupled receptor X2 (MRGPRX2) als einen wichtigen Mastzellrezeptor identifiziert, der für IgE-unabhängigen, nicht-histaminergen Juckreiz verantwortlich ist. Die Rolle von MRGPRX2 bei CTCL ist bislang nicht bekannt. Ziel dieser Dissertation ist es, den Juckreiz von CTCL-Patienten genauer zu charakterisieren und neue Erkenntnisse über zugrunde liegenden Mechanismen des Pruritus zu gewinnen.

Hierfür wurden zahlreiche klinische Daten gesammelt und Hautbiopsien von zehn MF-Patienten und acht gesunden Personen untersucht. Die Expression von MRGPRX2 wurde mittels Immunhistochemie an läsionaler und gesunder Haut von MF Patienten und gesunden Probanden durchgeführt, ergänzt durch Immunfluoreszenzfärbung zum Nachweis der Ko-Lokalisierung von MRGPRX2 und dem Mastzell-Marker Tryptase. Zusätzlich wurden öffentlich verfügbare Einzelzell-RNA-Sequenzierungsdaten von MF-Patienten und gesunden Kontrollen reanalysiert, um die MRGPRX2 Expression in verschiedenen Zellpopulationen zu bestimmen.

Die Ergebnisse zeigen, dass Pruritus ein weit verbreitetes und relevantes Symptom ist, an dem 70 % der MF-Patienten leiden. Es wurde eine Korrelation zwischen der Schwere des Juckreizes und der Einschränkung der Lebensqualität sowie einer Verschlechterung der Krankheitsschwere bei MF-Patienten festgestellt. In läsionaler Haut von MF-Patienten wurde im Vergleich zu nicht betroffener und gesunder Haut eine erhöhte Zahl an MRGPRX2-positiven Zellen gefunden, wobei Mastzellen der vorherrschende Zelltyp mit MRGPRX2-Expression bei MF-Patienten waren. Darüber hinaus wies der Anteil der MRGPRX2-positiven Mastzellen an den gesamten MRGPRX2-positiven Zellen sowohl in der betroffenen als auch in der nicht betroffenen Haut eine positive Korrelation mit dem Schweregrad der Erkrankung auf.

Zusammenfassend stellt Juckreiz bei MF eine erhebliche klinische Herausforderung dar, welche eine wirksame Behandlungsstrategie erfordert. Meine Dissertation weist auf MRGPRX2 und Mastzellen als potenzielle Schlüsselelemente in der Pathogenese von MF hin und plädiert für weiterführende Forschung in diesem Bereich. Die hier vorgestellten Erkenntnisse könnten möglicherweise zur Identifizierung neuer therapeutischer Ziele für die Behandlung von Pruritus bei MF-Patienten führen.