Die Wirkung allergener Lipocaline auf dendritische Zellen

Warum und wann es zur Induktion einer allergische Th2 Immunantwort kommt ist nicht genau bekannt. Die meisten der Hauptallergene von Säugetieren, die eine respiratorische Sensibilisierung verursachen, gehören zur Proteinfamilie der Lipocaline. Mit zwei homologen Paaren rekombinanter Lipocaline, die jeweils aus einem Allergen und einem nicht-allergenen humanen Lipocalin bestehen, untersuchten wir deren Einfluss auf humane dendritische Zellen. Parameter, die eine Aussage über Antigen-Aufnahme, Reifungs-Induktion, Tryptophan-Abbau und Zytokin-Produktion zulassen, wurden gemessen. Der Typ der induzierten Immunantwort wurde anhand von Schlüsselzytokinen in Ko-Kulturen von dendritischen Zellen und T Zellen ermittelt. Beide allergenen Lipocaline, Can f 1, das Hauptallergen bei Tierfellallergie des Hundes, und Fel d 4, ein Katzenschuppenallergen, induzierten weniger der zur Th1-Immunantwort führenden Reifungsmarker, Tryptophan-Abbau und Interleukin 12 Produktion in dendritischen Zellen im Vergleich zu den endogenen humanen Lipocalinen Lcn-1, (das Lipocalin der Tränenflüssigkeit) oder MUP (major urinary protein, das in der humanen Speicheldrüse produziert wird und hier als Fel d 4 like lipocalin bezeichnet wird). Als Folge daraus produzieren T-Zellen, die mit Allergen-präsentierenden dendritischen Zellen stimuliert werden, mehr vom Th2 Schlüsselzytokin Interleukin 13 und weniger vom Th1 Schlüsselzytokin IFN , als T- Zellen, die mit dendritischen Zellen stimuliert wurden, die homologe endogene Lipocaline präsentieren. Daraus schließen wir, dass die Interaktion des Antigens mit der dendritischen Zelle das Potenzial besitzt, die Art der induzierten Immunantwort zu bestimmen. Um die Mechanismen besser zu verstehen, die diese verschiedenen Arten von Immunantworten auslösen, führten wir eine Reaktom- Analyse der Geneexpression dendritischer Zellen durch, die entweder mit allergenen oder nicht- allergenen Lipocalinen stimuliert waren. Wir fanden starke Hinweise auf Unterschiede im intrazellulären Transport, der Sortierung und Präsentation allergener und nicht allergener Lipocaline. Deshalb ist die Untersuchung von Aufnahme und weiterem Prozessieren der Lipocaline in dendritischen Zellen Ziel 1 dieses Projektes. Ziel 2 bildet die Charakterisierung von Formyl-Peptid Rezeptoren (FPR) in dendritischen Zellen unter Einfluss der Lipocaline. FPRs sind Teil der oben genannten Reaktome. Von FPR3 ist bekannt, dass seine Aktivierung die Reifung der dendritischen Zelle behindert. Unsere Vorarbeiten zeigen, dass FPR3 von unreifen dendritischen Zellen stark exprimiert wird, nicht-allergene Lipocaline die Expression dieses Rezeptors herunterregulieren, allergene Lipocaline dagegen nicht. Der Einfluss dieser differentiellen Regulation auf die induzierte Immunantwort soll hier untersucht werden. Als Ziel 3 schlagen wir vor, allergene Lipocaline zum endozytotischen Rezeptor DEC-205 zu dirigieren, indem wir die Allergene mit dem Antikörper gegen DEC-205 fusionieren, weil mit einer Reihe anderer Antigenen gezeigt wurde, dass dies zur Induktion einer nicht allergischen Th1 Reaktion oder zur Induktion von Toleranz führt. Untersuchungen von Aufnahme und Prozessieren der Lipocaline, ihrer Wechselwirkung mit FPR3 und ihrer Umleitung zu DEC-205 sollten zu neuen Erkenntnissen zur Entwicklung von allergischen Immunantworten führen und möglicherweise neue Therapieansätze aufzeigen.

Lipocaline sind eine Proteinfamilie, zu denen kleine humane endogene Proteine gehören, aber auch die Mehrzahl der respiratorischen Allergene von Fell-tragenden Tieren. Im Laufe dieses Projektes wurde zunächst ein Testsystem entwickelt, das die Allergie-induzierende Kapazität verschiedener Lipocaline erkennt: Dendritische Zellen werden mit allergenen und nicht allergenen Lipocalinen aktiviert und dann mit naiven T-Zellen zusammen kultiviert. Die dendritischen Zellen können nun je nach ihrer vorher induzierten Aktivierung die T Zellen so stimulieren, dass sie entweder zu TH2 Zellen werden, den Haupt-Effektorzellen allergischer Reaktionen, oder zu TH1 Zellen, Kennzeichen von Immunantworten gegen Krankheitserreger. Um Unterschiede zwischen den verschieden aktivierten dendritischen Zellen festzustellen, suchten wir dann nach jenen Proteinen, die von diesen Zellen unterschiedlich exprimiert werden. An prominenter Stelle fanden wir die Formyl-Peptidrezeptoren (FPR). Nachdem wir nachwiesen, dass dendritische Zellen aus der FPR Familie nur FPR3 exprimieren, untersuchten wir im zweiten Teil dieses Projektes dessen Rolle in den dendritischen Zellen. Wir konnten zeigen, dass FPR3 in dendritischen Zellen mit allergenen Mitgliedern der Lipocalin-Familie interagiert und dies zur Unterdrückung der Interleukin-12-Produktion führt. Die verminderte Interleukin-12-Produktion wiederum ist eine grundlegende Voraussetzung für die Entwicklung von TH2-Zellen aus naiven T-Helferzellen. Wenn die FPR3-Expression in dendritischen Zellen unterdrückt oder mit Hilfe eines antagonistischen Peptides dessen Funktion behindert wird, kann die durch die Allergene ausgelöste Hemmung der IL-12-Produktion verhindert werden. Die Beeinflussung der FPR3-Aktivierung ist daher ein mögliches Ziel für die Entwicklung neuer Therapien für bestimmte Formen der Allergie.