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4.  Signaltransduktionsmechanismen

Eine Vielzahl molekularbiologischer Arbeiten konnte in den letzten Jahren einen funktionellen Zusammenhang zwischen der Expression von Mediatoren wie VIP und intrazellulären Signaltransduktionsmechanismen nachweisen. In dieser Hinsicht konnte ein bidirektionaler Zusammenhang zwischen Mediatoren und intrazellulären Mechanismen festgestellt werden, wobei auf der einen Seite Mediatoren wie VIP ihre biologischen Effekte durch eine Vielzahl intrazellulärer Moleküle bewirken und auf der anderen Seite diese intrazellulären Signaltransduktionsmechanismen auch die Genexpression der Mediatoren direkt beeinflussen können. Zu den mit VIP in Verbindung gebrachten Signaltransduktionsmechanismen gehören unter anderem die als „Immediate Early Genes“ (IEG) bekannten Transkriptionsfaktoren c-Jun, C-Fos und c-Myc [Delgado and Ganea, 2001], sowie andere „Mitogen-activated protein kinase“ (MAPK)-abhängige Mechanismen wie Jak1/STAT1 [Delgado, 2003] oder auch Nuclear Factor-kappa B [Delgado, 2002].

Aufgrund der postulierten Zusammenhänge zwischen dem Mediator VIP und dem intrazellulären System der JUN- und FOS-Proteine [Hisanaga, et al., 1993; Mulderry and Dobson, 1996; Wang, et al., 2000], wurden die folgenden Studien durchgeführt.

4.1. Expression von „Immediate Early Genes“ in sensiblen Ganglien8

Zur Charakterisierung der Expression der „Immediate Early Genes“ c-Jun und c-Fos in sensiblen Ganglien, welche zu den Atemwegen projizieren, wurden in [Seite 48↓]dieser Arbeit erste Studien zur basalen Expression der IEGs in Meerschwein, Ratte und Maus durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass im Gegensatz zu einer niedrigen Expression bei Maus und Ratte, in der Spezies Meerschwein eine hohe Expression von c-Jun unter physiologischen, unstimulierten Bedingungen vorherrscht. Dabei zeigten doppelimmunhistochemische Studien eine Expression von c-Jun in 40.6 ± 2.8 % PGP 9.5 –positiver Neurone im Ganglion nodosum. Demgegenüber war c-Jun Expression in 51.6 ± 2.1 % PGP 9.5 –positiver Neurone im Ganglion jugulare und in 46.4 ± 3.0 % PGP 9.5 –positiver Neurone im Ganglion trigeminale zu finden. Eine ähnlich hohe Expression zeigte sich auch mit 42.5 ± 1.3 % PGP 9.5 –positiver Neurone in zervikalen Spinalganglien.

4.2. Expression von c-Jun in sympathischen Ganglien des Meerschweinchens unter normalen Bedingungen und allergischer Atemwegsentzündung 9

In dieser Arbeit wurde die Expression von c-Jun in sympathischen Ganglien unter normalen und den pathophysiologischen Bedingungen der allergischen Atemwegsentzündung untersucht, wobei die Wahl der Spezies Meerschwein aufgrund früherer Beobachtungen zur grundlegenden funktionellen und morphologischen Ähnlichkeit zwischen der humanen Atemwegsinnervation und [Seite 49↓]der des Meerschweinchen getroffen wurde [Kallos and Kallos, 1984; Kummer,et al., 1992].

In allen untersuchten Tieren zeigte sich ein starkes neurochemisches Signal für c-Jun in einer Subpopulation von Neuronen des Ganglion stellatum, Ganglion cervicale superius und Ganglion mesentericum superius. Die c-Jun-positiven neuronalen Zellen wurden von nicht-neuronalen DAPI-positiven Zellen durch Inkubation mit einem Antikörper gegen das neuronale Markerprotein PGP 9.5 unterschieden, wobei die PGP 9.5-Immunreaktivität durch ein zytoplasmatisches Signal charakterisiert war. Demgegenüber führte die Inkubation mit c-Jun-Antikörpern zu einer Immunreaktion mit Darstellung des neuronalen Nukleus.

Die quantitative Doppelimmunfluoreszenz-Markierung für c-Jun und PGP 9.5 zeigte unter normalen Bedingungen im Ganglion stellatum einen Prozentsatz von 73.1 ± 2.8 % PGP 9.5-positiver Neurone positiv für c-Jun. Unter den pathophysiologischen Bedingungen der allergischen Atemwegsentzündung kam es nicht zu einer signifikanten Geninduktion von c-Jun (76.1 ± 3.5 % PGP 9.5-positiver Neurone). Im Ganglion cervicale superius war ein prozentualer Anteil von 78.4 ± 3.5 % PGP 9.5-positiver Neurone positiv für c-Jun unter basalen, physiologischen Bedingungen. Nach Allergen-Sensibilisierung und -Provokation kam es ebenfalls nicht zu einem signifikanten Anstieg der Prozentzahl c-Jun-positiver Neurone (82.6 ± 4.6 % PGP 9.5-positiver Neurone).

Die Zahl c-Jun positiver Neurone im Ganglion mesentericum superius lag unter basalen Bedingungen mit 59.5 ± 5.0 % PGP 9.5-positiver Neurone deutlich unter den Zahlen des Ganglion stellatum und Ganglion cervicale superius. Auch [Seite 50↓]in diesem Ganglion, welches keine in die Lunge projizierenden Neurone besitzt, führte eine Ovalbumin-Sensibilisierung und –Provokation nicht zu einer c-Jun Geninduktion (57.5 ± 4.4 % PGP 9.5-positiver Neurone), so dass insgesamt in den verschiedenen Ganglien keine signifikante Vermehrung c-Jun-positiver Neurone bei allergischer Entzündung nachgewiesen werden konnte. Dies kann auf dem fehlenden Ausschluss von Neuronen beruhen, die nicht in die Atemwege projizieren, da in der vorliegenden Studie keine retrograde neuronale Markierung (Tracing) durchgeführt wurde. Bezüglich einer neuronalen Interaktion von VIP und c-Jun im Rahmen der allergischen Atemwegsentzündung müssen zukünftige Studien auf der tierexperimentellen Ebene die Genregulation von VIP in atemwegsprojizierenden Neuronen analysieren sowie mit der c-Jun-Expression korrelieren.

Für adulte sensible Rattenneurone konnte in dieser Hinsicht gezeigt werden, dass Reize wie eine periphere Axotomie zu einer Induktion von c-Jun- und VIP-Genexpression führen [Mulderry and Dobson, 1996]. Studien in kultivierten sensiblen Neuronen führten über eine Blockade der c-Jun-Expression durch Antisense-Oligonukleotid-Mikroinjektion dabei zu der Erkenntnis, dass die VIP-Genexpression durch c-Jun induziert werden kann. Dabei spielen möglicherweise auch anderen Faktoren wie das cAMP-responsive Element (CRE) eine Rolle [Mulderry and Dobson, 1996].

Neben der Induktion von VIP durch c-Jun ist auch umgekehrt ein Effekt von VIP auf die c-Jun Expression möglich. So konnte für T-Lymphozyten gezeigt werden, dass die VIP-abhängige Inhibition der Interleukin 2-Synthese durch eine VIP-induzierte Zunahme der JunB-Expression und Abnahme der c-Jun-[Seite 51↓]Expression zustande kommt [Wang,et al., 2000].

Erst kürzlich wurde eine potentielle Rolle c-Juns bei der Entwicklung neuer Ansätze zur Therapie allergisch entzündlicher Atemwegserkrankungen postuliert [Leung, et al., 2002]. In dieser Hinsichtstellen sich neue Fragen bezüglich des Zusammenhangs zwischen peptidergen Mediatoren wie VIP und JUN-Proteinen in den Atemwegen und deren Bedeutung für die Modulation allergischer Erkrankungen.


Fußnoten und Endnoten

8 D. A. Groneberg, S. Wiegand, Q. T. Dinh, C. Peiser, J. Springer, A. Fischer. Expression of immediate early genes in sensory ganglia. Neurochem. Res. 26(10):1113-1117 (2001).

9 D. A. Groneberg, S. Wiegand, Q. T. Dinh, C. Peiser, A. Fischer. High basal expression of c-jun in guinea pig sympathetic ganglia neurons. Lung 180(4):221-228 (2002).



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25.11.2004