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

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Kapitel 6. Zusammenfassende Betrachtung

Mastzellen sind seit langem als Effektorzellen von allergischen und Abwehrreaktionen sowie der Urtikaria identifiziert. Daneben gibt es zunehmende Hinweise für eine Beteiligung von Mastzellen an Wundheilung, Narbenbildung und anderen fibrosierenden Prozessen, einerseits wegen ihrer vielfältigen Interaktionen mit Fibroblasten, Entzündungszellen und extrazellulärer Matrix, andererseits aufgrund ihrer Fähigkeit, ein breites Spektrum an Mediatoren und Wachstumsfaktoren mit Einfluß auf das Bindegewebsgefüge zu sezernieren.

Ein Anstieg der Mastzellzahl wurde sowohl bei der Urtikaria, als auch bei fibrosierenden Prozessen in der Haut und in anderen Organen festgestellt. Die vorliegende Arbeit stellt den ersten Versuch dar, Mechanismen zu analysieren, die bei der Mastzellvermehrung in Rahmen von humanen Wundheilungsprozessen sowie bei der Urtikaria eine Rolle spielen könnten.

Erst seit wenigen Jahren wurden verschiedene Zytokine als Proliferations- und Differenzierungsfaktoren für Mastzellen identifiziert. SCF gilt als wichtiger proliferations- und entwicklungsfördernder Faktor für Mastzellen und ist wesentliches Ingrediens in Mastzellkulturen.

Ebenso fördert NGF sowohl die Nagetier-, als auch die humane Mastzelldifferenzierung. Im Gegensatz dazu hemmt GM-CSF die Mastzelldifferenzierung. Seit kurzem ist bekannt, daß die Wachstumsfaktoren SCF und TGF-beta eine ausgeprägte chemotaktische Wirkung auf Mastzellen ausüben. Wegen dieser Effekte auf die Mastzelle haben wir die genannten Wachstumsfaktoren und ihre Rezeptoren immunhistochemisch und zum Teil mittels RT-PCR in Narbengewebe, läsionaler und nicht-läsionaler Haut von Urtikariapatienten sowie in normaler Haut untersucht.

In Narben waren bei im Vergleich zu normaler Haut erhöhten Mastzellzahlen erwartungsgemäß auch die c-Kit-exprimierenden Zellen in der Dermis vermehrt. Hingegen ergab sich trotz erhöhter Mastzellzahlen in Urtikariagewebe keine Zunahme der c-Kit-positiven dermalen Zellen, so daß bei der Urtikaria die c-Kit-Expression auf Mastzellen herabreguliert zu sein scheint, anders als im Narbengewebe.

Da SCF sowohl ein proliferations- und differenzierungsfördernder Mastzellwachstumsfaktor, als auch ein Chemoattraktor für diese Zellen ist, korrespondiert die Zunahme SCF-positiver


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Zellen sowie der SCF-mRNA in Narbengewebe gegenüber normaler Haut mit der in Narben gefundenen Vermehrung von Mastzellen. In Narben kommen verschiedene, durch proinflammatorische Stimuli aktivierte Zellen als Quellen für die SCF-Sekretion infrage. Ein ähnlicher Anstieg SCF-positiver Zellen wäre analog auch in der Urtikariahaut zu vermuten gewesen. Überraschenderweise zeigte sich jedoch die epidermale und dermale Expression von SCF in läsionaler und nicht-läsionaler Haut von Urtikariapatienten immunhistochemisch sogar vermindert im Vergleich zu normaler Haut.

Beide NGF-R (TrkA und p75) waren in Narbengewebe im Vergleich zu normaler Haut vermehrt vorhanden, sowohl immunhistochemisch als auch in der RT-PCR. Bei der Urtikaria war die immunhistochemisch untersuchte TrkA-NGF-R-Expression in den untersuchten Geweben gleich, die endotheliale und perivaskuläre p75-NGF-R-Expression jedoch 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.

NGF wurde immunhistochemisch und mittels semiquantitativer RT-PCR in Narbengewebe und normaler Haut untersucht. Unterschiede zwischen beiden Geweben hinsichtlich der NGF-Expression und der NGF-mRNA konnten bei insgesamt nur geringer Expression nicht konstatiert werden, was in Anbetracht seiner wundheilungsfördernden Eigenschaft verwunderlich ist. Hierfür mögen technische Gründe verantwortlich sein oder rascher Abbau des sezernierten NGF. Andererseits könnten auch geringere Mengen von NGF über seine vermehrt exprimierten Rezeptoren wirksam werden.

GM-CSF als Inhibitor der Mastzelldifferenzierung war sowohl in Narbengewebe, als auch in den Urtikariabiopsien und in normaler Haut immunhistochemisch nur gering exprimiert trotz vermehrter Freisetzung nach Traumatisierung und zahlreicher Auswirkungen auf Migration und Mediatorsekretion inflammatorischer Zellen. Möglicherweise spielt hier ebenso wie bei der Darstellung des NGF die Kinetik mit raschem Abbau des freigesetzten GM-CSF eine Rolle. Auch der GM-CSF-R war in allen Biopsien vergleichsweise spärlich exprimiert mit Ausnahme der Dermis frischer Narben, wahrscheinlich aufgrund des ausgeprägteren Entzündungsinfiltrates.

Wie SCF und sein Rezeptor waren TGF-beta und seine Typ I und II-Rezeptoren sowie ihre je


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weilige mRNA in Narbengewebe signifikant hochreguliert. Mittels FACS-Analyse konnten wir auf humanen dermalen Mastzellen die Expression beider TGF-beta-Rezeptoren zeigen, so daß TGF-beta über seine Rezeptoren auf Mastzellen und aufgrund seiner potenten chemotaktischen Wirkung auf Mastzellen zu ihrer Rekrutierung und Proliferation bei fibrosierenden Prozessen beitragen könnte.

Bei der Urtikaria haben wir außerdem proentzündliche und chemotaktische Zytokine (IL-3, TNF-alpha) untersucht in Hinblick auf eine mögliche Funktion bei der Pathogenese der Urtikaria. Beide Zytokine zeigten sich auf dermalen Endothelzellen, z. T. auch auf perivaskulären Zellen, jedoch nicht auf Mastzellen, signifikant hochreguliert, und zwar sowohl in läsionaler, als auch in nicht-läsionaler Urtikariahaut im Vergleich zu normaler Haut. Diese Befunde sprechen für eine Schlüsselfunktion nicht nur der Mastzelle, sondern auch der Endothelzelle bei der Urtikaria, die durch zirkulierende Faktoren unterschwellig aktiviert zu sein scheint, so daß sie bereits auf geringe Reize reagiert.

Die aufgeführten Befunde legen unterschiedliche Regulationsmuster der Mastzellproliferation und -differenzierung bei verschiedenen entzündlichen Krankheitsbildern nahe. Hierbei spielt möglicherweise die Kinetik der Mediatorfreisetzung eine Rolle, die bei der Urtikaria rasch erfolgt, bei der Wundheilung und Narbenbildung eher protrahiert. Histamin und präformierte Mediatoren werden innerhalb von Minuten sezerniert, neu gebildete Mediatoren zum Teil erst nach Stunden. Auch der Abbau der sezernierten Moleküle kann differentiell reguliert sein. So wäre beispielsweise als Erklärung der in den Urtikariabiopsien verminderten SCF-Expression eine rasche Spaltung des SCF durch bei der Mastzelldegranulation freigesetzte Proteasen wie Chymase denkbar. Weiterhin beeinflussen Rückkopplungsmechanismen die Mastzellfunktionen wie Mediatorsekretion und Rezeptorexpression. Unsere Ergebnisse legen nahe, daß bei Trauma Feedbackmechanismen über Wachstumfaktoren wie SCF, TGF-beta und NGF und ihre Rezeptoren ablaufen, bei der Urtikaria vorzugsweise via Interaktion von Mast- und Endothelzellen.

Mastzellheterogenität beim Menschen manifestiert sich einerseits durch unterschiedlichen Gehalt an Proteasen, wie in unseren Untersuchungen durch die Analyse der Mastzellsubpopulationen in Narbengewebe bestätigt werden konnte. Andererseits konnten wir in entzündlichen Hautkrankheiten unterschiedlicher Prägung zusätzlich eine Heterogenität des Zytokinrezeptorprofils von Mastzellen in Verbindung mit unterschiedlicher Zytokinexpression im um


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gebenden Mikromilieu zeigen.

Die vorliegende Arbeit trägt zur Charakterisierung der humanen Mastzelle bei, die erst in den letzten 10 Jahren nach dem Nachweis ihrer Abstammung aus dem Knochenmark und nach der Etablierung von Zellkulturen weiteren Untersuchungen zugänglich wurde. Sie ergänzt bisherige in vitro gewonnene Daten durch Aufzeigen der differentiellen Regulation der Mastzelle bei entzündlichen Hautkrankheiten in vivo. Die Ergebnisse unterstreichen die Vielseitigkeit der Mastzelle, die durch ihren Reichtum an Mediatoren und Rezeptoren eine hervorragende Rolle im Netzwerk proinflammatorischer Zellen einnimmt. Daher erscheint es nicht nur für die Forschung zur Pathogenese von Hautkrankheiten, sondern auch für einen möglichen therapeutischen Nutzen angezeigt, das Verständnis der Funktionen der Mastzelle in weiterführenden Studien zu vertiefen.


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Mon Sep 2 13:07:45 2002