Saisonale Unterschiede im Nasenschleimproteom und Einfluss der Immuntherapie

Der Nasenschleim stellt die erste Abwehrbarriere der Nasenschleimhaut gegen verschiedenste Noxen, wie auch Allergene dar. Er beinhaltet viele diverse Proteine, die als funktionelle Einheiten fungieren. Wir fanden kürzlich heraus, dass es signifikante Unterschiede im Nasenschleimproteom von Allergikern und Gesunden gibt. Auf Proteinebene haben Allergiker eine erhöhte Immunantwort bei verminderter epithelialer Integrität, was sich in einer erhöhten Durchlässigkeit des Epithels gegenüber Allergenen wiederspiegeln kann. Weiters zeigt sich ein Ungleichgewicht im Vorkommen von körpereigenen Antiproteasen, die Proteasen aus Pollen daher vielleicht nicht vollständig deaktivieren können. Die Pollenproteasen zerstören folglich das Epithel und Allergene können leichter unter die Schleimhaut penetrieren, was zur Präsentation an Antigen präsentierenden Zellen führt und somit theoretisch die allergische Immunreaktion erst möglich macht. Ziel dieses Projektes ist es, zum einen, die Veränderungen des Nasenschleimproteoms zwischen Allergikern und Gesunden im Zeitverlauf über die Pollenflugsaison und danach zu untersuchen, und zumanderen, den Effektder Immuntherapie als einzige Kausaltherapie- auf das Nasenschleimproteom zu analysieren. Die Veränderungen über die Pollensaison sollen zeigen, wie Allergiker aber auch Gesunde auf Pollenkontakt reagieren. Daraus könnten sich Schlüsselproteine ergeben, die für Diagnostik und Therapie hergezogen werden könnten. Vergleicht man die Daten dann mit den Veränderungen im Proteom unter Immuntherapie, kann man bei Therapieerfolg sehen, welcher Zustand einem Gesunden nahe kommt. Das hat zum einen den Vorteil, dass man die Schlüsselproteine weiter eingrenzen kann. Zum anderen kann der Vergleich mit Therapieversagern eine prädiktiven Wert über den Erfolg der Therapie haben, und so unnötiger Zeit- und Geldverlust bei Patienten, die nicht auf die Therapie ansprechen, vermieden werden. Nasenschleim wird mittels spezieller Sauger, die mit einem Reservoir ausgestattet sind, gewonnen. Die Proteomanalyse erfolgt durch LC MS/MS Massenspektrometrie. Die gewonnenen Spektren werden mit Datenbanken abgeglichen und die einzelnen Proteine identifiziert und ihre Funktion, Herkunft etc. annotiert. Cluster und Pathway Analysen dienen der Veranschaulichung komplexer Protein Netzwerke und funktioneller Zusammenhänge. Die Untersuchung des Nasenschleimproteoms im gesunden und erkrankten Zustand schafft ein besseres Verständnis des Nasenschleims als Abwehrbarriere gegen Allergene. Die gewonnenen Daten ermöglichen die Ermittlung einzelner Proteine oder Proteingruppen, die als Biomarker für die Diagnostik und neuer Therapieansätze herangezogen werden können. Außerdem werden Mechanismen der Immuntherapie auf Proteinlevel besser verstanden, um mögliche prädiktive Aussagen über den Therapieerfolg oder -versagen treffen zu können.

Die allergische Rhinitis, besser bekannt als Heuschnupfen, betrifft bis zu 40% der Bevölkerung in gewissen Ländern unabhängig von Geschlecht, Alter oder sozialem Status. Auslöser dieser Erkrankung sind Allergene in Form von Pollen, Tierhaaren, Milbenkot etc. die an sich harmlos bei den betroffenen eine Entzündungsreaktion auslösen. Beim Heuschnupfen sind es meist Pollen von Bäumen und Gräsern, die dafür verantwortlich sind und bei Kontakt mit dem Körper innerhalb der Pollensaison fälschlicherweise Antikörper bilden (sog. IgE), welche bei Entzündungszellen das Freisetzen von Substanzen nach sich zieht, die Symptome wie Niesreiz, Dauerschnupfen, Tränenlaufen und Juckreiz auslösen. Dies geschieht in der Nasenschleimhaut und der Bindehaut des Auges, deren erste Abwehrbarriere das Nasensekret bzw. die Tränenflüssigkeit darstellt. Ziel diese Projekt war es, die Abwehrfunktion des Nasensekrets und des Tränenfilms auf Proteinebene zu untersuchen und festzustellen, welche Reaktionen auf Proteinebene innerhalb und außerhalb der Pollensaison vonstatten gehen. Die Ergebnisse sollten zeigen, welche Proteine oder Proteingruppen im Vergleich zu gesunden Kontrollen für die Entzündungsreaktion verantwortlich sind und das Verständnis des Ablaufs allergischer Reaktionen verbessern. Insgesamt wurden über 400 Proteine über einen massenspektrometrischen Ansatz im Nasensekret identifiziert. In der Tränenflüssigkeit wurden 90 Proteine identifiziert. Zehn dieser Nasensekretproteine zeigten signifikante Unterschiede in ihrem Vorkommen bei Allergikern innerhalb der Pollensaison im Vergleich zu gesunden Kontrollen. Die Funktion dieser Proteine betrifft Abwehrprozesse, die bei Allergikern vermindert waren, und Entzündungsprozesse, die im Gegensatz dazu gesteigert waren, im Vergleich zu Gesunden. Das interessanteste Ergebnis lieferte die Analyse der biologischen Prozesse der Gesamtheit der Proteine (i.e. dem Proteom), das zeigte, das Allergiker im Gegensatz zu Ihren Symptomen kaum eine Reaktion auf die Belastung durch Pollen innerhalb der Saison zeigten. Im Gegensatz dazu zeigten gesunde Kontrollen eine deutliche Reaktion ihres Proteoms innerhalb der Saison, um der natürlichen Provokation von Pollen entgegenzusteuern. In ähnlicher Weise reagierte das Proteom der Tränenflüssigkeit im saisonalen Vergleich zwischen Allergikern und Gesunden. Diese Erkenntnis könnte zu einem Paradigmenwechsel in der Allergieforschung führen, da die Analyse von gesunden Kontrollen und deren Auseinandersetzung mit Pollen nicht im Fokus der Forschung standen. Schlüsselproteine und Proteingruppen und deren genauere funktionelle Analyse bei der Abwehr von Pollen und Erhaltung der natürlichen Barriere von Nasensekret und Tränen könnten in Zukunft als Biomarker dienen, die einerseits bessere Diagnostik und Ansprechen auf Therapien erlauben und andererseits selbst als Ziel neuer Therapieansätze fungieren könnten.