Titelaufnahme

Titel
Cell communications decisive for the type of immune responses to dietary antigens / submitted by Durga Krishnamurthy
Verfasser / VerfasserinKrishnamurthy, Durga
Begutachter / BegutachterinJensen-Jarolim, Erika
Erschienen2013
Umfang112 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2013
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
Quelle der Aufnahme
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2222.2012.04012.x/pdf ; http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/cea.12031/pdf
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Nahrungsmittelallergie / Antiacida / Endotoxin / Sensibilisierung / Immunglobuline / Anaphylaxie / Hypoallergen / Erdnuss
Schlagwörter (EN)food allergy / anti-acid drugs / endotoxin / immunoglobulin / sensitization / anaphylaxis / hypoallergen / peanut
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-858 Persistent Identifier (URN)
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Cell communications decisive for the type of immune responses to dietary antigens [6.99 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Allergische Reaktionen auf Lebensmittel, bis hin zum anaphylaktischen Schock, gehören zu den am häufigsten behandelten klinischen Notfällen. Wie in Kapitel 1 dieser Doktorarbeit beschrieben, sind etwa 3-4 % der Erwachsenen und 5% aller Kinder in entwickelten Ländern von Lebensmittelallergien betroffen. Zahlreiche Studien der letzten Jahren haben zur Erforschung der Faktoren, die für die Enstehung von Allergien mitverantwortlich sind, beigetragen.

Das zweite Kapitel beschreibt unsere Studien über den Einfluss der Magensäurehemmer Sukralfat und Protonenpumpenhemmer kombiniert mit bakteriellem Endotoxin auf die allergische Sensibilisierung in einem Mausmodell basierend auf dem Milchallergen Casein. Dabei fütterten wir BALB/c Mäuse mit Casein kombiniert mit Magensäurehemmer(n) und/oder Endotoxin und führten anschließend Orale Provokations- und Hauttests durch. Im Rahmen dieser Untersuchungen konnten wir zeigen dass Magensäurehemmer mit Endotoxin interagieren, dabei Casein-spezifische IgG1 und IgE Antikörper induzieren und so zu allergischer Sensibilisierung beitragen können. Außerdem entwickelten Mäuse, die mit Magensäurehemmern behandelt wurden, die stärksten allergischen Reaktionen in Form von Diarrhoe, Hypothermie, und Typ-1 Hautreaktionen.

Mastzellen und Basophile spielen bekanntermaßen wichtige Rollen in Allergen- induzierten anaphylaktischen Reaktionen. Das dritte Kapitel dieser Arbeit handelt von unseren Untersuchen zu den Beiträgen von Neurtrophilen, Thrombozyten, und Erythrozyten zum anaphylaktischen Schock in einem expermintellen Mausmodell für Allergen-induzierte Anaphylaxie. Dabei wurden Mäuse über die intra-peritoneale Route sensiblisiert. Verabreichung des Allergens verursachte eine anaphylaktische Reaktion. Anschließende Blutanalysen zeigten eine verringerte Zahl von Neutrophilen, Thrombozyten und Erythrozyten im Blut. Der Rückgang von Fibrinogen im Blut deutet darauf hin, dass der Rückgang der Thrombozytenzahl mit deren Aktivierung einher geht.

Immunohistochemische Analysen von Milz, Lunge, Leber, Herz, und Niere zeigte eine Einwanderung von Gr-1+ Neutrophilen im pulmonären Insterstitium der Lunge. Die Ergebnisse dieser Studie deuten an, dass abgesehen von Mastzellen und Basophilen, auch Neutrophile und Thrombozyten eine wichtige Rolle in anaphylaktischen Reaktion spielen.

Trotz diverser potentieller Nebenwirkungen ist spezifische Immuntherapie (SIT) momentan die wichtigste Therapiemöglichket für die Behandlung von Allergien. Im vierten Kapitel dieser Doktorarbeit werden unsere Experimente für die Entwicklung einer hypoallergenen Variante des Erdnussallergens Ara h 2 beschrieben. Dafür haben wir eine stabil-denaturierte Variante von Ara h 2 mittels chemischer Reduktion und anschließender Alkylierung hergestellt. Nach struktureller Analyse des modifizierten Allergens durch Zirkulardichroismus Analyse untersuchten wir außerdem dessen Potenzial zur Bindung von Serum IgE-Antikörpern mittels ELISA, zur Induktion von Mastzell Degranulation in vitro und zur Induktion von T-Zell Proliferation in vitro. Weiters verglichen wir das anaphylaktische Potential von denaturiertem Ara h 2 mit dem von unbehandeltem Ara h 2 in einem Mausmodell. Diese Experimente zeigten, dass denaturiertes Ara h 2 - verglichen mit dem unbehandelten Allergen - in vitro eine reduzierte IgE-Bindung aufwiest und geringere Mastzell Degranulation verursacht. Gleichzeitig stimulierte denaturiertes Ara h 2 in humanen T-Zellen die Produktion vergleichbarer Mengen von IL-4, IL-13 und Interferon-gamma wie unbehandeltes Ara h 2. Diese Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass denaturiertes Ara h 2 ein vielversprechender Kandidat für die Immuntherapie von Erdnussallergie sein könnte.

Alles in allem liefert die vorliegende Doktorarbeit neue Erkenntnisse zu Entstehung, Ablauf und Therapie von Nahrungsmittelallergien.

Zusammenfassung (Englisch)

Food allergy and anaphylaxis is one of the leading cause of anaphylactic episodes treated at the emergency clinics. As outlined in chapter 1, it affects 3-4 % adult population and 5% of the young children in westernized countries. From the last decade numerous studies have contributed to delineate the mechanisms leading to pathogenesis of allergic diseases. In chapter 2 of this PhD thesis, we studied how the different anti-acid medications, sucralfate and proton pump inhibitor together endotoxin influences the sensitization in BALB/c mice. We took milk protein, casein as our model allergen. Mice were fed casein with and without endotoxin together with either sucralfate or proton pump inhibitor and subjected to oral provocation tests and type I skin hypersensitivity. From these studies, we showed anti-acid/anti-ulcer medication interact with endotoxin to induce sensitization, by showing casein-specific IgG1, IgE antibodies. Furthermore, in oral provocation tests, anti-acid/anti-ulcer prompted the highest allergic response, by inducing either diarrheal or drop of body temperature or type I skin hypersensitivity.

Mast cells and basophils have been repeatedly studied for their role in allergen- induced anaphylaxis. In chapter 3, however, we have investigated the yet less unaddressed cell types, neutrophils and platelets in an experimental mouse model of antigen-induced anaphylaxis.

Mice were intraperitoneally sensitized and showed anaphylactic symptoms upon allergen challenge. Further, total blood counts revealed that upon specific allergen challenge, neutrophils, platelets and red blood cells (RBC) count dropped in total blood. Adding to this, we showed reduction of fibrinogen levels in a similar set up of anaphylaxis, showing that platelet activation correlate with the platelet reduction. We next investigated different organs, spleen, lung, liver, heart and kidney by immunohistochemistry. We observed influx of Gr-1+ neutrophils in the pulmonary interstitium. Therefore, from our data we proposed that, in addition to mast cells and basophils, neutrophils and platelets might play a role in excerbating the effects of anaphylaxis.

Specific immunotherapy (SIT) is a gold standard therapy to treat allergic patients. Nevertheless, it has been shown that SIT has adverse effects. Therefore, in chapter 4 of this PhD thesis, we attempted to design a hypoallergenic variant, taking peanut allergen, Ara h 2 as our model allergen. Unfolded variant of Ara h 2 was prepared by reduction/alkylation and subjected to structural analysis by circular dichroism (CD). Unfolded Ara h 2 was studied for IgE binding capacity by ELISA, in vitro mast cell degranulation assay, T-cell proliferative response in vitro.

Furthermore, anaphylactic capacity of the unfolded molecule was studied in a mouse model and splenocytes were studied for metabolic capacity and proliferative potential. In addition, human T cell proliferative capacity was assayed in vitro with native and unfolded Ara h 2. Unfolded Ara h 2 was shown to have reduced IgE binding capacity, reduced mast cell degranulation in vitro and a comparable response in human T cell proliferative capacity with similar levels of IL-4, IL-13 and IFN-[gamma]. Immunotherapy with unfolded Ara h 2 might be a safer strategy with less or no adverse effects. Together, the results in this thesis provide novel insights on the safety of food allergens in terms of natural exposure and during allergen immunotherapy.