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3  Eigene Arbeiten

3.1 Epidemiologische Studien

Sensitization to hen's egg at the age of twelve months is predictive for allergic sensitization to common indoor and outdoor allergens at the age of three years.

Nickel R, Kulig M, Forster J, Bergmann R, Bauer CP, Lau S, Guggenmoos-Holzmann I, Wahn U. ion to common indoor and outdoor allergens at the age of three years.

J Allergy Clin Immunol. 1997;99:613-7.

Die Voraussetzung für präventive Maßnahmen und Präventionsstudien hinsichtlich allergischer Erkrankungen ist die Identifizierung von spezifischen Prädiktoren für z.b. eine frühe Sensibilisierung gegen inhalative Allergene.

Wir untersuchten daher Kinder der MAS-Kohorte, bei welchen im Alter von 12 und 36 Gesamt- und spezifisches IgE gegen Nahrungsmittel- und inhalative Allergene im Serum bestimmt wurde. Folgende Risikofaktoren für eine allergische Sensibilisierung gegen inhalative Allergene im Alter von 36 Monaten konnten beschrieben werden:

  1. Eine positive atopische Familienanamnese;
  2. Nachweis von IgE gegen Hühnerei im Alter von 12 Monaten;
  3. Ein erhöhtes Gesamt-IgE im Alter von 12 Monaten.

Die höchste prädiktive Wertigkeit (positiv prädiktiver Wert 78%, Spezifität 99%) wurde beobachtet, wenn IgE gegen Ei > 2 kU/l in Kombination mit einer positiven atopischen Familienanamnese auftraten.

Diese Ergebnisse wurden inzwischen in einer großen Kohorte von europäischen Kindern mit AD (ETAC) bestätigt, in dieser Studie konnte eine Sensibilisierung gegen Ei innerhalb der ersten 24 Lebensmonate auch als Risikofaktor für Asthma beschrieben werden [34].


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The pattern of atopic sensitization is associated with the development of asthma in childhood.
Illi S, von Mutius E, Lau S, Nickel R, Niggemann B, Sommerfeld C, Wahn U; Multicenter Allergy Study Group. J Allergy Clin Immunol. 2001. 108:709-14

Eine allergische Sensibilisierung ist zwar deutlich mit kindlichem Asthma bronchiale assoziiert, Asthma tritt jedoch nur bei einem Drittel der atopischen Kinder auf. Wir untersuchten daher, ob ein spezifisches Sensibilisierungsmuster im Säuglings- und Kleinkindesalter dem Asthma bronchiale vorausgeht. Hierfür wurden erneut Daten der MAS-Studie analysiert. Es zeigte sich, 1. daß bei atopischen Kindern, welche im Alter von 7 Jahren an Asthma litten, eine Sensibilisierung (gegen Nahrungsmittelallergene) signifikant früher auftrat als bei atopischen Kindern ohne Asthma; 2. daß eine frühe Sensibilisierung gegen Nahrungsmittelallergene nur dann ein erhöhtes Risiko für Asthma darstellt, wenn eine Sensibilisierung gegen inhalative Allergene folgt und gleichzeitig eine positive atopische Familienanamnese vorliegt. Diese Ergebnisse ermöglichen es, Kinder mit einem hohen Risiko an Asthma bronchiale zu erkranken, frühzeitig zu identifizieren.

Comparison of bronchial responsiveness to histamine in asthma, allergic rhinitis and allergic sensitization at the age of 7 years.

Nickel R, Lau S, Niggemann B, Sommerfeld C, Wahn U; German Multicenter Allergy Study Group. Clin Exp Allergy. 2002;32:1274-7.

Bei erwachsenen Patienten mit ARK findet sich in einem hohen Prozentsatz eine bronchiale Hyperreagibilität (BHR), auch wenn kein Asthma bronchiale besteht. Wir untersuchten, ob bei nicht asthmatischen Kindern mit einer -im Vergleich zu Erwachsenen­- kurzen ARK-Anamnese ebenfalls eine höhere bronchiale Reagibilität als bei Nicht-Atopikern besteht. Wir verglichen hierfür PC20FEV1 Werte im Alter von 7 Jahren bei Kindern der MAS-Kohorte mit Asthma, ARK, nicht-symptomatischer allergischer Sensibilisierung und nicht-atopischen Kontrollen. Wir beobachteten die niedrigsten PC20FEV1 Werte bei allergischen Asthmatikern, unabhängig ob die Kinder ebenfalls an einer ARK litten oder nicht. Überraschenderweise zeigte sich kein Unterschied in der bronchialen Reaktivität auf Histamin bei Kindern mit ARK, [Seite 13↓]allergischer Sensibilisierung oder Kontrollen. Diese Beobachtung impliziert, daß eine BHR als erster Hinweis auf einen „Etagenwechsel“ nicht zeitgleich mit allergischen Symptomen der ARK auftritt und möglicherweise durch frühzeitige konsequente antiinflammatorische Therapie und/oder Immunotherapie verhindert werden kann.

Transient suppression of atopy in early childhood is associated with high vaccination coverage.

Grüber C, Illi S, Lau S, Nickel R, Forster J, Kamin W, Bauer CP, Wahn V, Wahn U; MAS-90 Study Group. Pediatrics. 2003;111:282-8.

Ein Zusammenhang zwischen Impfungen und allergischen Erkrankungen wurde vielfach diskutiert. Wir untersuchten daher in der MAS-Kohorte, inwieweit die Anzahl der Impfungen innerhalb der ersten fünf Lebensjahre mit der Prävalenz von AD, Asthma und allergischer Sensibilisierung korreliert. Hierfür wurden Kinder anhand der kumulativen Impfdosen in Perzentilen gruppiert (<10%, 0-11 Dosen; 10%-50%, 12-14 Dosen; 51%-90%, 15-20 Dosen; >90%, 21-27 Dosen). Wir beobachteten eine inverse Korrelation zwischen Impfdosen und der Prävalenz der AD im Alter von 6 Monaten, 2, 3, und 5 Jahren, der Prävalenz des Asthma bronchiale im Alter von 3, 4, und 5 Jahren und der allergischen Sensibilisierungsrate.

Im Gegensatz zu Vermutungen, daß Impfungen im Kindesalter zum Prävalenzanstieg allergischer Erkrankungen beitragen, konnten wir einen protektiven Effekt innerhalb der ersten fünf Lebensjahre beobachten.


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3.2  Genetische Studien

3.2.1 Kopplungsstudien/TDT-Analysen

Für die ersten genetischen Studien wurden die frühkindliche Manifestationen der Atopie - erhöhtes Gesamt-IgE sowie atopische Dermatitis ausgewählt. Betroffene Kinder und deren Eltern wurden für Microsatellitenmarker in Kandidatengenregionen genotypisiert, anschließend wurde in TDT-Analysen ermittelt, ob eine signifikant häufigere Transmission parentaler Allele auf eine Kopplung/Assoziation mit dem entsprechenden Phänotyp hinweist.

Evidence for linkage of chromosome 12q15-q24.1 markers to high total serum IgE concentrations in children of the German Multicenter Allergy Study.

Nickel R, Wahn U, Hizawa N, Maestri N, Duffy DL, Barnes KC, Beyer K, Forster J, Bergmann R, Zepp F, Wahn V, Marsh DG. Genomics. 1997;46:159-62.

Eine Kopplung von Mikrosatellitenmarkern auf Chromosom 12q15-q24 mit hohen Gesamt-IgE Spiegeln und Asthma war kurz zuvor von Barnes et al. (1996) beschrieben worden. Um diese Region weiter hinsichtlich der Gesamt-IgE Regulation zu untersuchen, genotypisierten wir 52 Kinder der MAS-Kohorte mit persistierenden hohen IgE Werten sowie deren Eltern. Wir definierten einen hohen IgE Phänotyp in der MAS-Kohorte, wenn Kinder zu mindestens zwei Zeitpunkten ein Gesamt-IgE über der 85. Perzentile der Gesamt-Kohorte hatten. Neun polymorphe Mikrosatellitenmarker auf Chromosom 12q15-q24.1 wurden genotypisiert und mittels TDT auf Kopplung und Assoziation mit hohen IgE-Werten evaluiert. Vier der neun Marker zeigten signifikante Ergebnisse. Die Marker mit der höchsten Signifikanz waren interessanterweise identisch mit denen, die in zuvor in zwei unabhängigen Populationen ebenfalls die stärksten Hinweise auf Kopplung mit Gesamt-IgE Werten zeigten. Diese Studie demonstriert, wie wertvoll die Auswahl extremer Phänotypen bei der Analyse komplexer genetischer Merkmale ist


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A genome-wide search for linkage to asthma. German Asthma Genetics Group.

Wjst M, Fischer G, Immervoll T, Jung M, Saar K, Rueschendorf F, Reis A, Ulbrecht M, Gomolka M, Weiss EH, Jaeger L, Nickel R, Richter K, Kjellman NI, Griese M, von Berg A, Gappa M, Riedel F, Boehle M, van Koningsbruggen S, Schoberth P, Szczepanski R, Dorsch W, Silbermann M, Wichmann HE. Genomics. 1999;58:1-8.

Eine genomweite Suche nach Suszeptibilitäts-Loci für Asthma bronchiale wurde in 97 deutschen Familien mit 156 betroffenen Geschwisterpaaren durchgeführt. 351 polymorphe Marker wurden genotypisiert. Vier chromosomale Regionen (auf Chromosom 2, 6, 9 und 12) wiesen auf eine Kopplung mit Asthma hin. Die Region auf Chromosom 12 war identisch mit der Region, die zuvor von Barnes et al. und Nickel et al. evaluiert wurde ([35,36], s.o.).

Dense mapping of chromosome 12q13.12-q23.3 and linkage to asthma and atopy.

Barnes KC, Freidhoff LR, Nickel R, Chiu YF, Juo SH, Hizawa N, Naidu RP, Ehrlich E, Duffy DL, Schou C, Levett PN, Marsh DG, Beaty TH.

J Allergy Clin Immunol. 1999;104:485-91.

Um Suszeptibilitätsgene für Asthma und Atopie auf Chromosom 12q genauer zu lokalisieren, wurden 33 Großfamilien (528 Individuen) aus Barbados für insgesamt 22 Mikrosatellitenmarker auf Chromosom 12q genotypisiert. Kopplungsstudien für Asthma und allergische Rhinitis zeigten Signifikanzen für Marker im 1. Intron des IFNG Gens bzw. in unmittelbarer Nachbarschaft des IFNG Gens sowie für die Region um die Marker D12S326 und D12S1052.

Obwohl diese Studie deutlich zeigt, daß ein Suszeptibilitätsgen für allergische Atemwegserkrankungen in unmittelbarer Nähe zu IFNG lokalisiert ist, ist es bisher nicht gelungen, dieses Gen zu identifizieren.


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Association and linkage of atopic dermatitis with chromosome 13q12-14 and 5q31-33 markers.

Beyer K, Nickel R, Freidhoff L, Bjorksten B, Huang SK, Barnes KC, MacDonald S, Forster J, Zepp F, Wahn V, Beaty TH, Marsh DG, Wahn U. J Invest Dermatol. 2000;115:906-8.

Wir genotypisierten zwei pädiatrische Studienpopulationen mit atopischer Dermatitis für Mikrosatellitenmarker in folgenden Kandidatengenregionen: 5q31-33, 6p21.3, 12q15-24.1, 13q12-31, and 14q11.2/14q32.1-32.3. Es wurden a) 192 Kinder der MAS-Kohorte (sowie beide Eltern von 77 dieser Kinder) und 59 nicht-atopische Kontrollen und b) 40 Schwedische Familien mit > einem Familienmitglied mit atopischer Dermatitis untersucht (International Study of Asthma and Allergy in Children). Assoziationstests und TDT-Analysen zeigten signifikante Ergebnisse für beide Populationen auf Chromosom 13q12-14 und Chromosom 5q31-33. Beide Regionen wurden ebenfalls in anderen Populationen mit atopischen Merkmalen in Verbindung gebracht.

3.2.2 Kandidatengenstudien

An IL13 coding region variant is associated with a high total serum IgE level and atopic dermatitis in the German multicenter atopy study (MAS-90).

Liu X, Nickel R, Beyer K, Wahn U, Ehrlich E, Freidhoff LR, Bjorksten B, Beaty TH, Huang SK. J Allergy Clin Immunol. 2000;106:167-70.

Auf Chromosom 5q31-33 sind insbesondere die Th2-Zytokin-Gene IL13 und IL4 hinsichtlich der IgE Regulation von besonderem Interesse. Wir führten Single Strand Confirmation Polymorphism (SSCP) Analysen und DNA Sequenzierungen durch, um Varianten im IL13 Gen zu identifizieren. Wir fanden eine genetische Variante im 4. Exon von IL13 (G4257A), welche zu einem Aminosäureaustausch (Arg130Gln) in der Liganden-bindenden Region führt. Diese Variante wurde zeitgleich unabhängig von zwei weiteren Arbeitsgruppen beschrieben [21,23]. Eine Funktionalität dieses SNPs wurde durch Heinzmann et al. (2000) beschrieben [21]. Wir konnten sowohl in der MAS-Kohorte als auch in einer schwedischen pädiatrischen Population (ISAAC) [Seite 17↓]zeigen, daß Träger dieses SNPs ein erhöhtes Risiko für hohe Gesamt-IgE Werte hatten, in der MAS-Kohorte konnten wir auch eine Assoziation mit AD aufzeigen.

Associations between total serum IgE levels and the 6 potentially functional variants within the genes IL4, IL13, and IL4RA in German children: the German Multicenter Atopy Study.

Liu X, Beaty TH, Deindl P, Huang SK, Lau S, Sommerfeld C, Fallin MD, Kao WH, Wahn U, Nickel R. J Allergy Clin Immunol. 2003;112:382-8.

Mehrere SNPs sind in den Genen, welche die Th2-Zytokine Il-4, Il-13 und die gemeinsame Rezeptoruntereinheit Il-4RA kodieren sind beschrieben worden. Assoziationsstudien, welche meist nur einzelne dieser SNPs untersuchten, ergaben jedoch widersprüchliche Ergebnisse. Wir genotypisierten daher sechs (potentiell) funktionell wirksame Polymorphismen in MAS-Kindern und Eltern. Anschließend führten wir Haplotyp- sowie Gen-Gen und Gen-Umweltinteraktionsanalysen durch. Beide untersuchte Varianten im IL13-Gen (Arg130Gln und C-1055T) zeigten deutliche Assoziationen mit Gesamt-IgE-Spiegeln zu allen untersuchten Zeitpunkten. Dieser Effekt wurde durch Tabakrauchexposition der Kinder weiter modifiziert. Keine Assoziationen fanden sich für die Varianten im IL4- und IL4RA-Gen.

Evaluation of the CD14 C-159 T polymorphism in the German Multicenter Allergy Study cohort.

Sengler C, Haider A, Sommerfeld C, Lau S, Baldini M, Martinez F, Wahn U, Nickel R; German Multicenter Allergy Study Group. Clin Exp Allergy. 2003;33:166-9.

Ein weiteres Kandidatengen in der Region 5q31-33 ist CD14. CD14 fungiert als Rezeptor für Lipopolysaccharide (LPS). Ein funktioneller Polymorphismus im Promotor des CD14 Gens (C-159T) wurde von Baldini et al. (1999) identifiziert und mit Gesamt-IgE Spiegeln korreliert. Koppelmann et al. (2001) beobachteten bei homozygoten Trägern des –159C Allels ebenfalls höhere Gesamt-IgE Werte sowie eine [Seite 18↓]höhere Zahl von positiven Hauttests als bei Individuen mit dem –159T Allel. Wir genotypisierten über 800 Kinder der MAS-Kohorte für diesen SNP. Wir konnten zu keinem der 7 Untersuchungszeitpunkte Unterschiede der Gesamt-IgE Werte bei den 3 Genotypen finden, auch die Anzahl der Sensibilisierungen gegen Nahrungsmittel- und inhalative Allergene war zu keinem Zeitpunkt signifikant unterschiedlich.

Atopic dermatitis is associated with a functional mutation in the promoter of the C-C chemokine RANTES.

Nickel RG, Casolaro V, Wahn U, Beyer K, Barnes KC, Plunkett BS, Freidhoff LR, Sengler C, Plitt JR, Schleimer RP, Caraballo L, Naidu RP, Levett PN, Beaty TH, Huang SK.

J Immunol. 2000;164:1612-6.

Neben Th2-Zytokinen spielen auch CC-Chemokine bei der allergischen Entzündung eine ausschlaggebende Rolle. Im Promotor des RANTES-Gen identifizierten wir mittels SSCP und Sequenzierung einen G zu A Austausch an Position –401, welcher zu einer neuen Konsensus-Bindungsstelle für GATA-Proteine führt. Transfektionsassays zeigten eine bis zu 8-fach erhöhte Aktivität des mutierten Promotors im Vergleich zum Wildtyp. Electrophoretic mobility shift assays (EMSAs) zeigten deutliche Unterschiede hinsichtlich der Bindung nukleärer Proteine an die Wildtyp- und die mutierte Promotor-Sequenz. Wir genotypisierten 5 große Populationen (afro-amerikanisch, afro-karibisch, kolumbisch, US-kaukasisch, deutsch) und beobachteten hochsignifikante Unterschiede in der Allelfrequenz. Die Promotorvariante war deutlich häufiger in Populationen mit afrikanischem als mit europäischem Ursprung. Eine schwache Assoziation fanden wir für atopische Dermatitis in der MAS-Kohorte (keine der anderen Populationen war hinsichtlich atopischer Dermatitis phänotypisiert), eine Assoziation mit Asthma fand sich in keiner der Populationen.


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Clara cell protein 16 (CC16) gene polymorphism influences the degree of airway responsiveness in asthmatic children.

Sengler C, Heinzmann A, Jerkic SP, Haider A, Sommerfeld C, Niggemann B, Lau S, Forster J, Schuster A, Kamin W, Bauer C, Laing I, LeSouef P, Wahn U, Deichmann K, Nickel R.

J Allergy Clin Immunol. 2003;111:515-9.

CC16 wird von Clara Zellen im Bronchialepithel exprimiert und hat multiple anti-inflammatorische Funktionen. Ein SNP im CC16 Gen (A38G) wurde von Laing et al. mit niedrigeren CC16 Serum-Konzentrationen und Asthma in einer australischen Population assoziiert. Wir genotypisierten diesen SNP in 872 Kindern der MAS-Kohorte sowie 112 Freiburger Kindern mit allergischem Asthma bronchiale. Eine Assoziation dieser Variante mit Asthma konnten wir nicht zeigen. Interessanterweise beobachteten wir jedoch bei asthmatischen Kindern der MAS-Kohorte signifikante Unterschiede der PC20FEV1 zwischen den drei Genotypen: Individuen, welche homozygot für das 38 A Allel (n = 3) hatten signifikant niedrigere PC20FEV1Werte als heterozygote Kinder oder homozygote für das 38G Allel. Diese Ergebnisse konnten in der Freiburger Asthma-Population bestätigt werden: Nach körperlicher Belastung (Laufband) hatten homozygote (CC1638AA) asthmatische Kinder den höchsten FEV1 Abfall im Vergleich zu den beiden anderen Genotypen. Diese Studie legt nahe, daß der CC16 Polymorphismus nicht zu Asthma prädisponiert, bei bestehendem Asthma jedoch den Schweregrad beeinflußt.


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05.01.2005