Hermes, Barbara: Pathogenetische Untersuchungen zur Ausbildung unterschiedlicher Phänotypen und zur Vermehrung humaner Mastzellen bei Wundheilung und Urtikaria

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Kapitel 1. Zusammenfassung

Sowohl bei der Wundheilung und Narbenbildung als Modell für Fibrosierung, als auch bei der Urtikaria ist beim Menschen eine Mastzellvermehrung bekannt. Während die Mastzelle bei der Urtikaria als Effektorzelle eine Schlüsselfunktion ausübt, ist bisher nicht geklärt, ob sie in ähnlich aktiver Weise zur Wundheilung beiträgt. Insbesondere liegen bisher wenige In vivo-Daten zu Mastzellen bei der menschlichen Wundheilung vor. Daher haben wir humanes Narbengewebe (N = 20) im Vergleich zu normaler Haut (N = 10) und zu Urtikaria (N = 26) hinsichtlich Mastzellphänotyp sowie Wachstumsfaktoren mit Einfluß auf Proliferation und Differenzierung von Mastzellen untersucht.

Mittels enzymhistochemischer sequentieller Doppelfärbung der Mastzellproteasen Chymase und Tryptase zur Bestimmung des Mastzellsubtyps haben wir in Narben eine Umkehr des Verhältnisses von MCT zu MCTC (91 : 9) im Vergleich zu normaler Haut (11 : 89) ermittelt. Die Verminderung von MCTC in Narben war hochsignifikant gegenüber normaler Haut. Dieses Verschwinden von MCTC in Narben entspricht sogenannten „Phantommastzellen“ bei sklerosierenden Prozessen der Haut in der Literatur und paßt zum Konzept der Degranulation. Die Zahl von MCT unterschied sich in Narben nicht signifikant von der in normaler Haut. Bei Ermittlung der Mastzellzahl mittels immunhistochemischer Markierung des SCF-R c-Kit (APAAP-Methode) zeigte sich eine deutliche Zunahme von Mastzellen in Narben. c-Kit wird sowohl von reifen, als auch von unreifen Mastzellen exprimiert, so daß die im Vergleich zu den mit den anderen Färbemethoden dargestellten Zellen höhere Anzahl c-Kit-positiver Zellen für die Präsenz unreifer Mastzellen in Narben spricht.

In Gewebsextrakten von Narben ließen sich durch Messung der Proteaseaktivitäten und in der semiquantitativen RT-PCR ein signifikanter Anstieg der Tryptaseaktivität sowie eine signifikante Abnahme der Chymaseaktivität nachweisen. Diese Befunde passen zu den immunhistochemisch in Narbengewebe erhobenen Ergebnissen mit einerseits ausgeprägter Verminderung von MCTC, andererseits kontinuierlicher Präsenz von MCT, die durch andauernde protrahierte Sekretion zur Erhöhung der Tryptaseaktivität führen könnten.

Bei der Bestimmung der mitogenen Wirkung der Mastzellproteasen auf Keratinozyten und Fibroblasten zeigte sich eine Zunahme der mitogenen Antwort von Fibroblasten. Beide Pro


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teasen übten keinerlei mitogenen Effekt auf HaCaT-Keratinozyten aus. Diese Befunde bestätigen die proliferationsfördernde Wirkung von Tryptase auf Fibroblasten und zeigen denselben Effekt auch für Chymase. Die bei Gewebstraumatisierung freigesetzten Mastzellproteasen könnten auf diese Art zur Bindegewebsreparatur beitragen.

Sowohl immunhistochemisch untersuchte SCF- und c-Kit-positive Zellen in Narben, als auch SCF-mRNA in Narbengewebe waren im Vergleich zu normaler Haut signifikant erhöht. In Narbengewebe stellen zahlreiche Zellen wie Fibroblasten, Endothel- und Mastzellen Quellen für die SCF-Sekretion dar. SCF-R-positive Zellen im Korium sind ausschließlich Mastzellen, so daß davon ausgegangen werden kann, daß SCF bei der Wundheilung Effekte über diese Zellen ausübt. Insbesondere scheinen Fibroblasten-Mastzell-Interaktionen via SCF / c-Kit Bedeutung bei der Wiederherstellung der Bindegewebshomöostase zu haben.

NGF ist sowohl als wundheilungsfördernder Faktor, als auch als Mastzellwachstums- und -differenzierungsfaktor bekannt und wird von etlichen Zellen, darunter auch Mastzellen, exprimiert. Weder immunhistochemisch, noch in der semiquantitativen RT-PCR ließen sich jedoch Unterschiede zwischen Narbengewebe und normaler Haut bezüglich NGF-exprimierender Zellen und NGF-mRNA feststellen. Die NGF-R TrkA und p75 zeigten sich dagegen beide in Narbengewebe gegenüber normaler Haut vermehrt vorhanden, sowohl immunhistochemisch als auch in der RT-PCR. Diese Befunde stimmen mit der beschriebenen Expression dieser Rezeptoren auf verschiedenen Zelltypen überein, die bei der Wundheilung beteiligt und aktiviert sind, unter anderem Mastzellen (NGF-R-TrkA).

Hinsichtlich der immunhistochemischen Expression von GM-CSF und seines Rezeptors und der Bestimmung der jeweiligen mRNA ergaben sich Unterschiede zwischen Narben und normaler Haut lediglich für GM-CSF-R-positive Zellen, die sich immunhistochemisch in der mittleren und tiefen Dermis, insbesondere in frischen Narben, vermehrt zeigten. Diese erhöhte GM-CSF-R-Expression läßt sich durch das besonders in frühen Phasen der Narbenbildung dichtere Entzündungsinfiltrat erklären, das dendritische Zellen, Monozyten, Eosinophile und Neutrophile enthält, die den GM-CSF-R exprimieren können.

Der für die Wundheilung als wichtig erachtete Wachstumsfaktor TGF-beta, der auf Mastzellen eine starke chemotaktische Wirkung ausübt, und seine beiden in den Untersuchungen berücksichtigten Rezeptoren TGF-beta-R I und II waren erwartungsgemäß jeweils immunhistochemisch


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und in der RT-PCR in Narbengewebe signifikant hochreguliert gegenüber normaler Haut. Durch FACS-Analyse gelang erstmalig der Nachweis der TGF-beta-Rezeptoren Typ I und II auf isolierten Hautmastzellen. So könnte TGF-beta mittels seiner Rezeptoren auf Mastzellen und aufgrund seiner chemotaktischen Wirkung auf Mastzellen zu ihrer Rekrutierung und Proliferation bei der Wundheilung beitragen.

Bei der Urtikaria als ebenfalls mit Mastzellvermehrung assoziierter, jedoch pathogenetisch ganz andersartiger Krankheit haben wir einerseits auch die kutane Expression von Wachstumsfaktoren und ihrer Rezeptoren mit Einfluß auf Proliferation und Differenzierung von Mastzellen untersucht (SCF, SCF-R, NGF-R-TrkA, NGF-R-p75, GM-CSF, GM-CSF-R), andererseits proentzündliche und chemotaktische Zytokine (IL-3, TNF-alpha), die eine Rolle bei der Pathogenese der Urtikaria spielen könnten.

Im Gegensatz zu Narbengewebe zeigte sich die immunhistochemische epidermale und dermale Expression von SCF in läsionaler und nicht-läsionaler Haut von Urtikariapatienten vermindert gegenüber normaler Haut. Trotz erhöhter Mastzellzahl in Urtikariagewebe ergab sich ebenfalls keine Zunahme der Zahl c-Kit-positiver dermaler Zellen im Vergleich zu normaler Haut. Mögliche Erklärungen für diese Befunde sind vielfältig, wurden jedoch nicht weiter verfolgt.

GM-CSF und sein Rezeptor wurden immunhistochemisch nur von wenigen Zellen exprimiert ohne Unterschiede zwischen den untersuchten Geweben. Bei der immunhistochemischen Untersuchung der NGF-R war auch die NGF-R-TrkA-Expression in den untersuchten Geweben gleich. Die endotheliale und perivaskuläre NGF-R-p75-Expression zeigte sich dagegen in läsionaler im Vergleich zu nicht-läsionaler Haut von Urtikariapatienten und zu normaler Haut vermindert. Ein bei Urtikariapatienten laut Literatur erhöht gefundener NGF-Serumspiegel könnte zu einer Herabregulation des p75-Rezeptors führen.

Die immunhistochemische Untersuchung von Urtikariagewebe hinsichtlich der Expression der proentzündlichen und chemotaktischen Zytokine IL-3 und TNF-alpha ergab für beide ähnliche Ergebnisse mit signifikanter Hochregulation der Expression auf dermalen Endothelzellen, z. T. auch auf perivaskulären Zellen, und zwar sowohl in läsionaler, als auch in nicht-läsionaler Urtikariahaut im Vergleich zu normaler Haut. In Verbindung mit Daten aus der Literatur stützen die Befunde ein pathophysiologisches Konzept der Urtikaria, bei dem die durch zirku


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lierende Faktoren unterschwellig aktivierte Endothelzelle bereits auf geringe oder unspezifische Reize reagiert.<3>

Fußnoten:

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Die hier dargestellten Ergebnisse wurden in folgenden Arbeiten publiziert: (Algermissen et al., 1999; Artuc et al., 1999; Henz et al., 2000; Hermes et al., 2000; Hermes et al., 1999).

Weitere Publikationen sind im Druck (a), beziehungsweise in Vorbereitung (b):

a) Hermes, B., Welker, P., Feldmann-Böddeker, I., Krüger-Krasagakes, S., Hartmann, K., Zuberbier, T. & Henz, B.M. Expression of mast cell growth modulating and chemotactic factors and their receptors in human cutaneous scars. J Invest Dermatol.

b) Hermes, B., Zuberbier, T., Haas, N. & Henz B.M. Expression of mast cell growth modulating factors and their receptors in urticaria.


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Mon Sep 2 13:07:45 2002