Die Suche nach der Langerhans Vorläuferzelle

Forschungsprojekt P 14243Die Suche nach der Langerhans VorläuferzelleAdelheid ELBE-BÜRGER06.03.2000 Zur Initiierung primärer Immunantworten bedarf es spezieller antigenpräsentierender Zellen (APZ), die wegen Ihrer Erscheinungsform als dendritische Zellen bezeichnet werden. In der Haut, dem Außenposten des Immunsystems, finden sich sowohl in der Dermis als auch in der Epidermis distinkte dendritische Zellpopulationen wobei insbesondere diejenige der Epidermis [= Langerhans Zellen (LZ)] sehr gut untersucht ist. Nach Störung der Homeostase der Haut (z.B. durch Applikation von Kontaktsensibilisatoren) nehmen LZ das Antigen auf, prozessieren es, verlassen die Epidermis und wandern über die afferenten Lymphbahnen zu den regiondren Lymphknoten, wo sie die Aktivierung antigenspezifischer Immunantworten bewirken. Während über die zellulären und biochemischen Prozesse der Antigenaufnahme schon relativ viel bekannt ist und die Mechanismen der Emigration der LZ in die Lymphknoten weitgehend aufgeklärt sind, liegen über die Ontogenese der LZ wenig Daten vor. Neuere Forschungsergebnisse haben gezeigt, daß es sowohl in der Maus als im Menschen dendritische Zellpopulationen gibt, die sich einerseits von myeloischen und andererseits von lymphoiden Vorlauferzellen ableiten. Es ist allerdings noch nicht gelungen, LZ eindeutig in eine der beiden Gruppen zuzuordnen oder sie bezüglich ihrer Ontogenese als eigenständige Gruppe dendritischer Zellen zu definieren. Hauptziel dieser Arbeit wird es deshalb sein, die Langerhans Vorläuferzelle, beginnend im. Knochenmark bis zu ihrem Auftreten in der Haut zu charakterisieren. Besonderes Augenmerk wollen wir dabei auf die Tatsache legen, daß es mittlerweile mehrere Hinweise dafür gibt, daß die Haut selbst hematopoetische Stamm- bzw. Vorläuferzellen beherbergt, aus denen nicht nur LZ sondern eventuell sogar alle Blutzellen hervorgehen könnten. Diese umfassen. i) die Beobachtung, daß es sowohl in der murinen als auch humanen Haut noch nicht näher charaktersierte dendritische Zellen gibt, die ein Antigen exprimieren, das nur auf Knochenmarkvorläuferzellen und Endothelzellen zu finden ist, ii) jene Befunde aus unserer Arbeitsgruppe, die zeigen, daß die fetale Maushaut unreife, MHC Klasse IF, ADPase-reaktive dendritische Zellen enthält und in der menschlichen Haut Zellen identifiziert wurden, deren Phänotyp jenen Vorläuferzellen entspricht, die in Knochenmarkzellkulturen zu finden sind. Wir planen daher eine Reihe von ex vivo, in vitro und in vivo Studien, um diese Haut Stamm- bzw. Vorläuferzellen zu isolieren, charakterisieren, differenzieren und auf Ihre Funktionalität hin zu überprüfen. Diese Arbeiten werden uns entscheidende Erkenntnisse für ein tiefergehendes Verständnis des dendritischen Zellsystems liefern und sollten zur Verbesserung bestehender sowie zur Entwicklung neuer Ansätze zur Immuntherapie von infektiösen als auch malignen Erkrankungen beitragen.

Die Haut bildet nicht nur einen mechanischen Schutzschild nach außen, sondern vor allem auch eine immunologische Barriere gegen das Eindringen pathogener Organismen. Besondere Bedeutung kommt hierbei den epidermalen Langerhans Zellen (LZ) zu. Sie gehören in die Klasse der sogenannten dendritischen Zellen (DZ), die als einzige in der Lage sind, primäre Immunantworten auszulösen. Über die Ontogenese von LZ liegen bisher nur wenige Daten vor. Wir konnten in früheren Arbeiten zeigen, dass LZ erst einige Tage nach der Geburt in der Epidermis von Mäusen auftreten und dass in fetaler Haut zwar dendritische epidermale Leukozyten (DEL) vorhanden sind, diesen aber die typischen Charakteristika (Marker und Funktion) von LZ fehlen. Unsere neuen experimentellen Resultate, die wir mit Hilfe eines Haut-Transplantationsmodelles gewonnnen haben, zeigen nun eindeutig, dass LZ-Vorläuferzellen in fetaler Haut vorhanden sind und in situ zu LZ ausreifen. Um herauszufinden, ob es sich bei den LZ-Vorläuferzellen um DEL handelt, isolierten wir DEL aus fetaler Haut und versuchten, sie in vitro mit Hilfe verschiedener Zytokine zu LZ auszudifferenzieren. Trotz verschiedenster Versuchansätze ist uns dies jedoch nicht gelungen. Auf der Suche nach möglichen Ursachen konnten wir nachweisen, dass DEL in der perinatalen Epidermis das immunsupprimierende Zytokin Interleukin-10 produzieren. Funktionelle Experimente weisen darauf hin, dass dieses Zytokin maßgeblich für den Reifezustand dendritischer Leukozyten in der perinatalen Epidermis verantwortlich ist. Dies ist die erste mögliche Erklärung für die eingeschränkte Immunfunktion der Neugeborenenhaut. Darüber hinaus galt unser Interesse der Frage, ob die Dermis per se hämatopoietische Stammzellen enthält. Dazu untersuchten wir Zellsuspensionen, die aus dermalem Gewebe gewonnen wurden, auf das Vorhandensein von Zellen, die CD45 und Stammzellmarker koexprimieren. Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass dies tatsächlich der Fall sein könnte, da wir gefunden haben dass angereicherte Zellfraktionen in der Lage sind, Blutzellen in vitro zu bilden. Unsere Arbeiten stellen somit wichtige Beiträge zur Charakterisierung des dendritischen Zellsystems der Haut dar und eröffnen die Möglichkeit, dieses Organ aufgrund der relativ leichten Zugänglichkeit als viel versprechende Quelle für hämatopoietische Stammzellen zu nützen.