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Allergisches Asthma

Molekulare Mechanismen der Sensibilisierung

Ursache des allergischen Asthmas ist eine unangemessene Antwort des erworbenen Immunsystems auf Allergene wie Pollen, Hausstaubmilben oder Tierhaare. Wie diese Allergen- Sensibilisierung in der Frühphase der Erkrankung reguliert wird, untersucht ein Forschungsprojekt im Cluster-Labor XII „Mausmodellsysteme von Entzündungen“. Die Forschungen umfassen Lungenfunktionstests sowie weitere phänotypische und funktionelle Untersuchungen verschiedener Lungenzellpopulationen in einem experimentellen Modell zum Hausstaubmilben-induzierten allergischen Asthma.

Welche Mechanismen lösen auf zellulärer Ebene nach Allergenkontakt eine allergische Reaktion der Bronchialschleimhaut aus? Welche Rezeptoren und Botenstoffe sind in diesen Vorgang involviert? Diese und weitere Fragen zur initialen Auslösung von allergischem Asthma ergründet die Arbeitsgruppe um Dr. Yves Laumonnier und Professor Jörg Köhl am Institut für Systemische Entzündungsforschung der Universität zu Lübeck.

Messung des Atemwegswiderstandes bei einer beatmeten BALB/c Maus
nach wiederholter Allergen-Exposition.

Sie nutzen dazu ein experimentelles Modell, bei dem Mäuse durch wiederholte, intra-tracheale Gabe von Hausstaubmilben-Extrakt den komplexen Phänotyp des allergischen Asthmas auf dem Boden einer akuten Entzündung der Atemwege entwickeln. Die dauerhafte Entzündung führt zu einer Schwellung der Schleimhaut, einer gesteigerten Sensitivität der Bronchialmuskulatur zu kontrahieren und zu einer vermehrten Schleimproduktion in den Bronchien. „Wie und in welchem Umfang die Lunge auf den Kontakt mit Allergenen mit einer bronchialen Hyperreaktivität reagiert, können wir qualitativ und quantitativ erfassen“, erklärt Laumonnier. Daran schließen sich weitere Untersuchungen an.

FlexiVent System™ zur Computerkontrollierten Beatmung und Erfassung
der Mechanik der Atemwege.

„Das Projekt demonstriert die Leistungsfähigkeit des Cluster-Labs“, sagt Köhl. „Zum einen können wir am lebenden und beatmeten Tier direkt untersuchen, wie sich die Allergie auf die Lunge auswirkt. Zum anderen können wir ein phänotypisches und funktionelles Bild der verschiedenen Lungenzellpopulationen von diesen Tieren erstellen und dieses zur zuvor gemessenen Lungenfunktion in Beziehung setzen.“ Für diese weitergehenden Untersuchungen werden zunächst die unterschiedlichen Zellpopulationen, wie zum Beispiel Alveolar-Epithelzellen, Makrophagen oder Dendritische Zellen (DZ) aus der Lunge mit Hilfe eines Hochleistungs-Zellsorters (FACSAria III) isoliert und dann verschiedenen Funktionstests unterzogen. Darüber hinaus werden z.B. so isolierte DZ ex vivo mit Allergenen beladen und adoptiv in die Lunge anderer Tiere transferiert, um zu prüfen, ob und in welchem Umfang verschiedene Populationen von Dendritischen Zellen Asthma induzieren.

Yves Laumonnier
ist seit 2009 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Systemische Entzündungsforschung an der Universität zu Lübeck. Der Forschungsschwerpunkt: Bedeutung des Komplementsystems für die Entwicklung der fehlgeleiteten T Zellantwort beim allergischen Asthma.

Jörg Köhl
leitet das Institut für Systemische Entzündungsforschung an der Universität zu Lübeck und ist außerdem Adjunct Professor an der University of Cincinnati, USA. Er leitet zusammen mit Professor Paul Saftig vom Biochemischen Institut der Universität Kiel das Cluster-Labor XII.

 

Im Fokus der Untersuchung stehen insbesondere Fragen zur Bedeutung des Komplementsystems für die Entwicklung des allergischen Asthmas. Dieses System ist eine wichtige Komponente des angeborenen Immunsystems und spielt primär eine wichtige Rolle als erste Verteidigungslinie des körpereigenen Abwehrsystems. Köhl: „Unsere Befunde zeigen, dass bestimmte Moleküle des Komplementsystems bei der Allergen-Sensibiliserung eine entscheidende Rolle spielen. Hierbei kommt der Aktivierung von Komplement-Rezeptoren auf Dendritischen Zellen der Lunge möglicherweise eine ausschlaggebende Bedeutung zu.“ Ziel der Arbeiten ist es, die zellulären und molekularen Mechanismen aufzuklären, über die das Komplementsystem zur fehlgeleiteten Immunantwort auf Allergene führt und daraus neue Ansätze zur Asthma-Therapie zu entwickeln.

Steckbrief Cluster-Labor XII

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