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3.  Haut

Neben den oberen und unteren Atemwegen stellt die Haut ein Primärorgan allergisch-entzündlicher Erkrankungen dar. In diesem Organ manifestiert sich die auch Neurodermitis bezeichnete atopische Dermatitis, die eine sozioökonomisch immer bedeutsamere Erkrankung darstellt [Kemp, 2003]. Es ist eine meist schon im Kleinkindalter auftretende chronisch-rezidivierende entzündliche Hauterkrankung, die mit einem starken Juckreiz verbunden ist und deren Ausprägung von Umwelteinflüssen und genetischen Faktoren bestimmt wird [Leung and Bieber, 2003].

Die Erkrankung basiert auf einer Entzündung der Epidermis wie auch der Dermis. Je nach Intensität und Dauer kommt es zu Hautrötung und Schwellung, die bis zu der Bildung von Blasen und nässenden Erosionen reichen können. Bei einem Fortbestehen geht die Entzündung in ein chronisches Ekzem über, welches durch eine trockene, schuppige Haut mit Vergröberung des Oberflächenreliefs und Lichenifikation charakterisiert ist [Galli, et al., 2003].

Auch bei dieser im Kindes-, Jugend- und Erwachsenenalter bedeutsamen chronisch-entzündlichen Erkrankung spielen neurogene Mediatoren wie VIP oder Tachykinine wahrscheinlich eine hervorgehobene Rolle. In dieser Hinsicht deutete bereits der klassische Name „Neurodermitis“ auf eine Beteiligung des Nervensystems hin. Trotzdem gab es auch auf diesem Gebiet zu Beginn der vorliegenden Arbeiten nur sehr wenige Anhaltspunkte bezüglich des Vorkommens und der Regulation von potentiell anti-inflammatorischen Mediatoren wie VIP.


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3.1.  Mediatorprofil in der Haut unter normalen Bedingungen 6

Neben der Rolle VIPs in der Regulation pathophysiologischer und pathobiochemischer Prozesse im Atemtrakt wurde ebenfalls eine wesentliche regulatorische Funktion des Mediators für die Haut postuliert [Wallengren, 1997].

Im Gegensatz zu Studien, die die Verteilung des Liganden VIP unter physiologischen Bedingungen in der Haut und Hautanhangsgebilden charakterisieren konnten [Eedy, et al., 1994], gab es keine Daten bezüglich der kutanen Expression molekular definierter Rezeptoren für VIP. Aus diesem Grunde wurden In Situ-Hybridisierungen durchgeführt, um die VPAC2-Expression auf der transkriptionellen Ebene in der Haut darzustellen und in Bezug zu der Verteilung VIP-positiver Nervenfasern zu stellen.

Dabei wurde nach der immunhistochemischen Detektion von VIP in kutanen Nervenfasern durch den Einsatz einer human-spezifischen VPAC2-Sonde die zelluläre Expression des Rezeptors durch Phasenkontrast-interferenzmikroskopie dargestellt. Es zeigten sich in allen untersuchten Geweben reproduzierbare Signale für VPAC2-mRNA nach Hybridisierung mit der Antisense-Sonde. Im Gegensatz dazu führten Kontrolluntersuchungen mit der Sense-Sonde bei ansonst identischen Bedingungen zu keinen spezifischen Signalen für VPAC2-mRNA.


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Die mRNA des Rezeptors wurde in einer Vielzahl kutaner Zelltypen identifiziert. So wurde beispielsweise die Expression der VPAC2-mRNA in Keratinozyten mit einer Betonung des Signals in basalen Schichten nachgewiesen, was auf VPAC2-vermittelte Effekte des Mediators in Keratinozyten schließen lässt. In dieser Hinsicht zeigten bereits frühere in vitro Studien einen Effekt VIPs auf kultivierte Keratinozyten [Haegerstrand, et al., 1989]. Dabei wurde berichtet, dass lokal freigesetztes VIP als mitogenes Stimulans eine cAMP-vermittelte Keratinozytenproliferation induzieren könne. Die hier in situ nachgewiesene Expression von VPAC2 in humanen Keratinozyten lässt darauf schließen, dass VPAC2 bei der Vermittlung dieser Effekte mitwirkt.

Neben der Expression der Rezeptor-mRNA in Keratinozyten zeigten unter anderem von VIP-positiven Nervenfasern umgebene glanduläre Zellen ebenfalls VPAC2-mRNA-spezifische Hybridisierungssignale, die auf eine Rolle VIPs bei der autonomen Regulation der ekkrinen Drüsenfunktion schließen lassen kann. Unterstützt wird diese Hypothese durch frühere funktionelle Studien [Tainio, 1987], die eine cAMP-vermittelte Stimulation der Drüssenfunktion in Ratten nachweisen konnten.

Auch wiesen Haarfollikelzellen eine Expression des Rezeptors auf der transkriptionellen Ebene auf. Im Hinblick auf die in der jüngsten Zeit publizierten Einflüsse verschiedener Neuromediatoren wie beispielsweise Neurotrophin-3 [Botchkarev, et al., 1998], brain-derived neurotrophic factor [Botchkarev, et al., 1998], oder Substanz P [Arck, et al., 2001] auf das Haarwachstum, stellt VIP einen weiteren Kandidaten dar, der in zukünftigen Studien bezüglich seiner Funktion bei der Haarfollikelreifung zu untersuchen ist. Spezifische Signale [Seite 43↓]waren ebenfalls in Endothelzellen sichtbar, wobei hier aufgrund des Fehlens von VPAC2-mRNA in der Gefäßmuskulatur an eine Teilnahme dieser Zellen an der Vermittlung vasodilatorischer Effekte VIPs zu denken ist. Darüber hinaus waren VPAC2-mRNA positive Entzündungszellen sichtbar, die aufgrund der potentiellen Bedeutung VIPs bei der Immunmodulation entzündlicher Erkrankungen [Gomariz, et al., 2001] zu den unter Kap. 3.2 beschriebenen Folgestudien führten.


3.2. Funktionelle Regulation von VIP-Rezeptoren bei atopischer Dermatitis7

Nach der Demonstration von VIP-Rezeptoren als neuro-immunmodulatorische Schnittstellen in Tiermodellen allergischer Erkrankungen mittels Gen-Depletionsstudien [Goetzl,et al., 2001] und der Identifikation von VPAC2 als kutan-exprimierten Rezeptor für VIP, wurde die Rolle des Rezeptors bei humanen allergisch-entzündlichen Erkrankungen am Beispiel der atopischen Dermatitis (AD) aufgrund seiner Expression in Entzündungszellen untersucht.

Dabei wurde zuerst mittels In Situ-Hybridisierungen und immunhistochemischer Verfahren die Expression des Rezeptors auf der mRNA- und Proteinebene in kutanen Mastzellen untersucht, da dieser Zelltyp bei der Entstehung und Fortführung der Erkrankung eine pathophysiologisch wichtige Rolle spielt [Seite 44↓][Metcalfe, et al., 1997]. Diese Verfahren demonstrierten die Genexpression von VPAC2 in Mastzellen von normalen und AD Geweben, wobei ebenfalls der Ligand VIP in Nervenfasern nachgewiesen werden konnte, welche in der Nähe von Mastzellen lokalisiert waren. Die quantitative Erfassung von Mastzellen in normalen und AD-Geweben durch Toluidin Blau-Färbung zeigte eine signifikante Zunahme dieser Zellpopulation bei AD. Die Expression von VPAC2-mRNA konnte ebenfalls in der humanen Mastzelllinie HMC-1 durch RT-PCR nachgewiesen werden, sowie in frisch isolierten Mastzellen von Mamma-Resektaten und Vorhäuten. Demgegenüber zeigte die Basophilenzelllinie KU-812 keine VPAC2-spezifischen Amplifikate. Die quantitative immunhistochemische Analyse von VPAC2 in Mastzellen zeigte eine Abnahme des Rezeptorproteins unter den pathophysiologischen Bedingungen der AD. Um einen funktionellen Nachweis dieser Gen-Suppression zu erhalten, wurden HMC-1 Zellen mit Phorbol-Myristat-Azetat (PMA, 1ng/ml über 4 h) stimuliert und die Expression des VPAC2 Gens mittels Gene Array Techniken mit der Expression anderer Rezeptorgene verglichen. Dabei zeigte sich ebenfalls eine Suppression der VPAC2-Genexpression.

Zusammenfassend bewiesen diese Studien erstmals eine krankheitsbedingte Regulation eines G-Protein gekoppelten VIP-Rezeptors. Damit stellten sie den Beweis für eine Vielzahl jüngster Vermutungen dar, die durch genmodifizierende Strategien auf der tierexperimentellen Ebene eine bedeutende Rolle von VIP-Rezeptoren bei entzündlichen Erkrankungen postulierten. In dieser Hinsicht wurde zuerst im Rahmen der experimentellen Arthritis auf eine mögliche krankheitsmodulierende Wirkung VIPs hingewiesen [Seite 45↓][Delgado, et al., 2001]. Dabei führte die Gabe von VIP zu einer signifikanten Abnahme der Inzidenz und Stärke von Arthritiszeichen im Tiermodell mit einem Ausbleiben von Knorpeldestruktionen und Gelenkschwellungen. Der Effekt VIPs war ebenfalls mit einer Abnahme autoimmunologischer und entzündlicher Komponenten verbunden, so dass ein potentieller therapeutischer Nutzen des Mediators oder seiner synthetischen Analoga diskutiert werden kann [Delgado,et al., 2001]. Neben dem Bereich der Autoimmunerkrankungen deuteten ebenfalls tierexperimentelle Studien auf eine bedeutsame Rolle VIPs und seiner Rezeptoren bezüglich der Pathogenese allergisch-entzündlicher Erkrankungen hin [Voice, et al., 2002]. So wurde im Rahmen der Konstruktion VPAC2-gendepletierter und VPAC2-transgener Mausstämme die differenzielle Ausbildung allergischer Symptome auf der laborchemischen und funktionellen Ebene untersucht, wobei der Effekt auf T-Lymphozyten im Vordergrund der Untersuchungen stand.

VPAC2-gendepletierte Mäuse mit C57BL/6 Hintergrund zeigten dabei normale Immunparameter unter physiologischen Bedingungen (Serum-Immunglobulinkonzentrationen, Leukozytenspiegel, Milzzellzahlen). Eine Hapten-evozierte kutane Überempfindlichkeitsreaktion vom verzögerten Typ führte zu einer Zunahme der Symptome, wohingegen die Typ I-Überempfindlichkeitsreaktion vom Soforttyp bei gendepletierten Tieren vermindert war [Goetzl,et al., 2001]. In weiteren tierexperimentellen Studien wurde zur Aufschlüsselung der Rolle des Rezeptors CD4+ T-Lymphozyten-spezifische VPAC2-transgene C57BL/6 Mäuse hergestellt und untersucht.


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Dabei zeigte sich, dass durch die VPAC2-Induktion vermehrt Th2-spezifische Interleukine wie IL-4 und IL-5 und weniger Th1-spezifische Mediatoren wie Interferon gamma produziert wurden und VPAC2-transgene Tiere erhöhte IgE- und IgG1-Spiegel sowie erhöhte Eosinophilenzahlen aufwiesen [Voice,et al., 2001]. Zukünftige Studien zur Genexpression von VIP-Rezeptoren in humanen T-Lymphozyten bei allergischen Erkrankungen wie der atopischen Dermatitis oder allergischem Asthma bronchiale werden die Rolle von VPAC2 weiter definieren können.


Fußnoten und Endnoten

6 T. C. Fischer, P. Hartmann, C. Löser, J. Springer, C. Peiser, Q. T. Dinh, A. Fischer, D. A. Groneberg. Abundant expression of vasoactive intestinal polypeptide receptor VPAC2 mRNA in human skin. J. Invest. Dermatol. 117(3): 754-756 (2001).

7 D. A. Groneberg, P. Welker, T. C. Fischer, Q. T. Dinh, A. Grützkau, C. Peiser, U. Wahn, B. M. Henz, A. Fischer. Downregulation of vasoactive intestinal polypeptide receptor expression in atopic dermatitis. J. Allergy Clin. Immunol. 111(5):1099-1105 (2003).



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25.11.2004