Neurotrophins in bronchial asthma

Allergic bronchial asthma (BA) is characterized by chronic airway inflammation, development of airway hyperreactivity and recurrent reversible airway obstruction. T-helper 2 cells and their products have been shown to play an important role in this process. In contrast, the mechanisms by which immune cells interact with the cells residing in lung and airways, such as neurons, epithelial or smooth muscle cells, still remains uncertain. Sensory and motor neurons innervating the lung exhibit a great degree of functional plasticity in BA defined as 'neuronal plasticity'. These neurons control development of airway hyperresponsiveness and acute inflammatory responses, resulting in the concept of 'neurogenic inflammation'. Such quantitative and/or qualitative changes in neuronal functions are mediated to a great extent by a family of cytokines, the neurotrophins, which in turn are produced by activated immune cells, among others in BA. We have therefore developed the concept that neurotrophins such as nerve growth factor and brain-derived neurotrophic factor link pathogenic events in BA to dysfunctions of the immune and nervous system

Genetische Disposition von Immunglobulintitern nach Immunisierung mit Birkenpollen bei Mäusen

Atopische Erkrankungen, zu denen die atopische Dermatitis, die allergische Rhinokonjunktivitis und das Asthma bronchiale zählen, sind sowohl umweltbedingt als auch genetisch prädisponiert. Ziel dieser Studie war das Identifizieren von Genen bzw. Chromosomenabschnitten, die mit atopischen Phänotypen assoziiert sind. In dieser Arbeit wurde dafür ein Tiermodell der allergischen Entzündung gewählt, bei dem Mäuse nach Immunisierung mit Birkenpollen eine der Birkenpollenallergie des Menschen identische Immunreaktion entwickelten. Es wurden die allergische Sofortreaktion vom Typ 1 nach Coombs und Gell (Gell et al., 1975) und die birkenpollenspezifischen IgE-, IgG1- und IgG2a-Antikörpertiter sowie Gesamt-IgE gemessen und zwei Inzuchtmausstämme identifiziert, die diesbezüglich unterschiedlich starke allergische Sofortreaktionen der Haut entwickelten. Diese beiden Tierstämme wurden miteinander verpaart und die Nachkommen der F1-, F2-intercross und der F2-backcross-Generationen auf je einen der Parentalstämme auf die allergische Sofortreaktion und die allergenspezifischen und Gesamt-IgE Immunglobulintiter untersucht. Aus der Verteilung der Phänotypen bei den Nachkommen wurde auf das Vorliegen eines codominanten polygenen Erbganges geschlossen. Für 160 Marker in einem mittleren Abstand von 10,4 cM (1,4-25cM) wurden Linkageanalysen mit den Immunglobulintiter-Phänotypen durchgeführt. 2 Bereiche auf dem langen Arm von Chromosom 17 (bei 11,7 und 40 cM) sowie ein Bereich auf 19q zeigten eine wahrscheinlich signifikante Linkage (suggestive linkage) zu dem Phänotyp birkenpollenspezifisches IgG1. Für diese wahrscheinliche Linkage mit einem Bereich des Mauschromosoms 17 sind am ehesten MHC-II-Gene verantwortlich. In mehreren Studien zur bronchialen Hyperreagibilität ist zu diesen Genbereichen ebenfalls signifikante Linkage gefunden worden, die mit der Nähe zu den MHC-II-Genen erklärt werden konnte (De-Sanctis et al., 1995; Zhang et al., 1999; Prows et al., 1997). Weiterhin sind die an der Signalübertragung in Lymphozyten beteiligten intrazellulären Adaptermoleküle Vav, Sos und Alk interessante Kandidatengene in dieser Genregion. In dem vergleichbaren, syntenen Bereich des humanen Genoms 6p21-24 wurden bei genomweiten Linkageanalysen mehrfach signifikante Zusammenhänge beschrieben (Ober et al., 1998; Yokouchi et al., 2000; Anonymous, 1997; Wjst et al., 1999). Diese Untersuchung hat damit vorhandene Studien bestätigt. Weitere Untersuchungen der gefundenen Kandidatengene sind jedoch notwendig, um die Vererbung der Birkenpollenallergie in diesem Mausmodell aufzuklären

Die Verstärkung der Frühphasereaktion des allergischen Asthma bronchiale durch den Nervenwachstumsfaktor NGF

Die allergische Frühphasereaktion, ein Kennzeichen des allergischen Asthma bronchiale, wird verursacht durch eine Allergen- und Immunglobulin E (IgE)- abhängige Mediatorfreisetzung aus Mastzellen. Es konnte bereits gezeigt werden, dass der Nervenwachstumsfaktor NGF (engl: Nerve Growth Factor) zu der akuten Atemwegsentzündung des allergischen Asthma bronchiale beiträgt. Diese Studie untersucht die Rolle des NGF in der allergischen Frühphasereaktion an einem etablierten Mausmodell der allergischen Atemwegsentzündung. Es zeigte sich, dass die Behandlung von sensibilisierten und aerosolisch provozierten BALB/c-Mäusen mit dem blockierenden Antikörper anti-NGF sowohl die allergische Frühphasereaktion verhindern als auch die Atemwegsentzündung unterdrücken konnte. Außerdem wurden transgene Mäuse mit lokal konstitutiver NGF-Überproduktion in den Atemwegen (clara cell secretory protein promotor (CCSP-)NGF-tg) eingesetzt und mit wildtyp Mäusen (NGF-wt) verglichen. Bei sensibilisierten und provozierten CCSP-NGF-tg Mäusen waren, im Gegensatz zu den NGF-wt Mäusen, allergische Frühphasereaktion und Atemwegsentzündung verstärkt, sowie die Serotoninspiegel in den Atemwegen erhöht. Ein Unterschied in IgE-Serumspiegeln war nicht zu erkennen. Weiterhin entwickelten CCSP-NGF-tg Mäuse eine erhöhte sensorische Atemwegsreagibilität auf die Inhalation des Nervenstimulanz Capsaicin, was eine NGF-vermittelte Wirkung auf die neuronale Plastizität demonstriert. Im Gegensatz hierzu hatte weder eine Behandlung mit NGF noch mit anti-NGF eine Wirkung auf die Methacholin-induzierte Atemwegsreaktivität, was einen fehlenden Effekt von NGF auf die glatten Muskelzellen der Atemwege verdeutlicht. Diese Daten zeigen beweisen eine funktionelle Rolle von NGF in der Entwicklung der allergischen Frühphasereaktion in Atemwegen und Lunge

Zur Initiation, Progression und Chronifikation des allergischen Asthma bronchiale

Das allergische Asthma ist eine chronisch entzündliche Erkrankung der Atemwege, die mit einer erhöhten Mukusproduktion, verschiedenen strukturellen Veränderungen der Atemwege und der Entwicklung einer Atemwegshyperreagibilität einhergeht. Die Vielfalt der Faktoren, die zur Initiation, Progression und Chronifizierung dieser Erkrankung beitragen ist ebenso komplex, wie ihr Phänotyp. In epidemiologischen Studien konnten bislang neben genetischen Faktoren auch Umweltfaktoren, wie der Lebens- und Hygienestandard, mit der Entwicklung dieser Erkrankung assoziiert werden. Daneben wurden im Rahmen der Hygiene-Hypothese Einflüsse identifiziert, die eher mit einem erniedrigten Risiko für die Entwicklung dieser Erkrankung einhergehen. Ganz besonders kontrovers wird in diesem Zusammenhang die Rolle viraler Infektionen der Atemwege beschrieben, wie sie durch das Respiratory Syncytial Virus (RSV) oder Rhinoviren verursacht werden. Solche Infektionen verursachen zumeist eine Exazerbation des bereits etablierten Asthmas, werden allerdings, zumal wenn sie im Kindesalter auftreten, sowohl mit einer initialisierenden wie auch mit einer protektiven Wirkung in Zusammenhang gebracht. Möglicherweise spielen dabei virale Toll-like Rezeptor- (TLR-) Liganden, wie virale einzel- bzw. doppelsträngige RNA eine bedeutende Rolle. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde speziell die Wirkung dieser TLR-3- bzw. TLR-7-Liganden auf die allergische Sensibilisierungs- bzw. Entzündungsreaktion untersucht. Im Mausmodell für das allergische Asthma konnte durch die systemische Applikation von synthetische TLR-3- oder TLR-7-Liganden die allergische Sensibilisierungsreaktion vollständig verhindert werden. Bei bereits erfolgter allergischer Sensibilisierung war die sekundäre Entzündungsreaktion in der Lunge nach Allergen-Rechallenge deutlich vermindert, wenn zuvor virale TLR-Liganden appliziert wurden. Sowohl die Infiltration eosinophiler Granulozyten, wie auch der Lymphozyten in das Lungengewebe als auch die bronchiale Hyperreagibilität waren signifikant erniedrigt. Daneben fanden sich Hinweise auf die Initiation einer allergenspezifischen TH1-Antwort. Da nach intra-peritonealer Injektion synthetischer TLR-3- bzw. TLR-7-Liganden Peritonealmakrophagen mit der Produktion von Interleukin 12 (IL-2) reagierten, wurde weiterhin die Rolle von IL-12 in diesem Zusammenhang näher charakterisiert. In sensibilisierten IL-12p35 defizienten Tieren hatte die Applikation viraler TLR-Liganden keine Verminderung der allergischen Entzündungsreaktion in der Lunge zur Folge. Auch die Atemwegshyperreagibilität blieb unverändert. Somit könnte die protektive Wirkung viraler Infektionen im Kindesalter auf eine durch virale TLR-Liganden induzierte TH1-Antwort basieren, die auf eine allergenspezifische TH2-Antwort gegenregulatorisch wirkt. Dieser Effekt scheint zumindest zum Teil durch IL-12 mediiert zu sein. Um die Rolle weiterer Faktoren innerhalb des Chronifizierungsprozesses des allergischen Asthmas zu charakterisieren wurde innerhalb der vorliegenden Arbeit ein Mausmodell etabliert, das den Phänotyp dieser Erkrankung möglichst komplett widerspiegelt. Durch eine zwölf-wöchige Allergenexposition wurde in sensibilisierten Mäusen eine chronische Entzündung der Atemwege induziert, die lymphozyten-domininiert ist und über einen Zeitraum von mindestens sechs Wochen nach Allergenkontakt persistiert. Die chronische Atemwegsentzündung ist dabei mit umfangreichen strukturellen Veränderungen der Atemwege, wie einer subepithelialen Fibrose, einer Becherzellhyperplasie und dem vermehrten Vorkommen von Fibroblasten und Myofibroblasten in der Atemwegswand assoziiert. Im Gegensatz zu vergleichbaren Modellen waren wiesen diese Tiere eine deutlich verstärkte Atemwegshyperreabilität sowie eine persistierende Atemweflusslimitation auf. In diesem Modell wurde nach vierwöchiger Allergnprovokation, die eine profunde Atemwegsentzündung allerdings ohne strukturelle Atemwegsveränderungen hervorrief, die weitere Infiltration eosinophiler Graulozyten durch die Applikation eines CCR-3-Antagonisten verhindert, um die Rolle dieser Zellen innerhalb des Chronifizierungsprozesses zu untersuchen. Durch die Applikation des CCR-3-Antagonisten konnte nicht nur die Infiltration eosinophiler Granulozyten, sondern auch eine subepitheliale Fibrose verhindert werden. Weiterhin zeigten diese Tiere eine erhebliche Verbesserung der Atemwegsreabilität. Somit spielen eosinophile Granulozyten eine entscheidende Rolle innerhalb der Prozesse, die sowohl in einem strukturellen Umbau der Atemwege wie auch in einer gesteigerten Atemwegsreagibilität resultieren

Untersuchungen über die antiinflammatorischen Eigenschaften des alpha-Melanozyten-stimulierenden-Hormones im Bezug auf die allergische Atemwegsentzündung

Erkrankungen des atopischen Formenkreises, wie beispielsweise das Asthma bronchiale, die Rhinitis allergica oder die atopische Dermatitis gehören heute zu den großen Volkskrankheiten der Industrienationen. Dabei sind ihre Inzidenzen und Prävalenzen in den letzten Jahren stetig angestiegen. Die zentrale Hypothese dieser Promotionsarbeit ist, dass das alpha-Melanozyten-stimulierende-Hormon (α-MSH) die allergische Atemwegsentzündung in vivo inhibiert. Die Lunge ist ein Organ, in dem sich schwerwiegende allergische Erkrankungen manifestieren können. Aufgrund der oftmals beschriebenen antiinflammatorischen Eigenschaften von α-MSH auf allergische Reaktionen der Haut, wurde die Hypothese aufgestellt, dass α-MSH auch bezüglich der allergischen Atemwegsentzündung antiinflammatorisch wirke. Um den Einfluss von α-MSH auf die allergische Atemwegsentzündung zu untersuchen, wurde ein neues Studienprotokoll in Anlehnung an ein bereits gut etabliertes Mausmodell für allergische Atemwegserkrankungen entworfen. BALB/c-Mäuse wurden systemisch (i. p.) mit dem Modellallergen Ovalbumin (OVA) immunisiert. Weiterhin erfolgte durch eine zweimalige Allergenprovokation mit einem OVA-Aerosol die Induktion der allergischen Entzündung in der Lunge. Einer Versuchsgruppe wurde zusätzlich vor allen Immunisierungs- und Provokationsschritten α-MSH i. v. appliziert. Als Negativkontrolle zu α-MSH wurde das Neuropeptid g-MSH verwendet, von dem bislang keine immunmodulatorischen Funktionen bekannt sind. Zur Quantifizierung der Atemwegshyperreagibilität wurde die non-invasive head-out Bodyplethysmographie herangezogen. Zudem erfolgte bei den Tieren eine broncho-alveoläre Lavage (BAL). In der BAL-Flüssigkeit wurden zum einen relevante Zytokine mittels ELISA-Techniken bestimmt, zum anderen wurde eine mikroskopische Differenzierung des Zellprofils der BAL durchgeführt. Ferner wurden zur Darstellung des pulmonalen Entzündungsinfiltrates Kryoschnittpräparate von den Lungen der Versuchstiere angefertigt. Weiterhin wurde mittels FACS-Analyse die Expression des für α-MSH spezifischen Melanocortin-Rezeptors MC-1 auf BAL-Makrophagen, sowie die Expression des Makrophagen-Aktvierungsmarkers MAC-3 untersucht. Mittels Radioimmunoassay erfolgte darüber hinaus erstmalig der Nachweis von α-MSH in der BAL. Außerdem wurde der Verlauf der α-MSH-Konzentrationen nach einer aerosolischen Allergenprovokation über 16 Tage gemessen. Des Weiteren wurden mit Hilfe von ELISA-Techniken relevante Immunglobuline aus dem peripheren Blut bestimmt. Die Analysen ergaben folgende Ergebnisse: In der BAL-Flüssigkeit von Tieren, die parallel zu dem Sensibilisierungsprotokoll mit α-MSH behandelt wurden, waren die Konzentrationen von proinflammatorischen Zytokinen, wie IL-4 oder IL-13, signifikant erniedrigt, im Vergleich zu nur OVA sensibilisierten/provozierten (OVA-Gruppe) Tieren. Im Gegensatz dazu waren die Konzentrationen des antiinflammatorischen Zytokins IL-10 in der α-MSH-Gruppe signifikant erhöht. Des Weiteren konnte in der α-MSH-Gruppe ein signifikanter Abfall der Anzahl von eosinophilen Granulozyten in der BAL-Flüssigkeit, verglichen mit Tieren ohne α-MSH Behandlung, nachgewiesen werden. Ebenso zeigten die mit α-MSH behandelten Tiere nicht die sonst bei der allergischen Atemwegserkrankung zu findende peribronchiale entzündliche Infiltration. Die Auswertung der Bodyplethysmographie ergab allerdings nur eine tendenzielle Verringerung der Atemwegshyperreagibilität in der α-MSH-Gruppe. Hingegen konnte bei der Analyse der Serum-Immunglobuline ein signifikanter Abfall der Konzentrationen von anti-OVA spezifischen Antikörpern bei der α-MSH-Gruppe im Vergleich zur OVA-Gruppe nachgewiesen werden. In früheren Studien gab es weitreichende Hinweise darauf, dass die antiinflammatorischen Wirkungen von α-MSH IL-10 vermittelt sein könnten. Diesbezüglich waren bei den Ergebnissen dieser Promotionsarbeit erhöhte IL-10-Konzentrationen in der BAL-Flüssigkeit α-MSH behandelter Tiere aufgefallen. Um zu untersuchen, ob die α-MSH vermittelten Effekte im vorliegenden Tiermodell ebenfalls IL-10 vermittelt seien, etablierten wir daher ein identisches Studienprotokoll mit IL-10-knock-out-Mäusen. Bei den IL-10-knock-out-Mäusen konnte keiner der oben aufgeführten antiinflammatorischen Effekte von α-MSH nachgewiesen werden. Ein IL-10 vermittelter Wirkmechanismus von α-MSH erscheint demnach wahrscheinlich

Allergy for a Lifetime?

ABSTRACTAs the key molecule of type-I-hypersensitivity, IgE provides specificity for the allergen and links it to the allergic effector functions. Antibodies are secreted by plasma cells and their precursors, the plasma blasts. The fate of plasma cells is a subject of controversy, with respect to their lifetime and persistence in the absence of allergen. In general, plasma cells were for a long time considered as short-lived end products of B-cell differentiation, and many of them are short-lived, although already for more than 20 years evidence has been provided that IgE-secreting plasma cells can persist over months. Today long-lived, "memory" plasma cells are considered to represent a distinct cellular entity of immunological memory, with considerable therapeutic relevance. Long-lived plasma cells resist current therapeutic and experimental approaches such as immunosuppression, e.g. cyclophosphamide, steroids, X-ray irradiation, anti-CD20 antibodies and anti-inflammatory drugs, while the chronic generation of short-lived plasma cells is sensitive to conventional immunosuppression. The seasonal variation in pollen-specific IgE can be suppressed by immunotherapy, indicating that component of the IgE response, which is stimulated with pollen allergen is susceptible to suppression. Targeting of the remaining long-lived, allergen-specific plasma cells, providing the stable IgE-titers, represents a therapeutic challenge.Here we discuss recent evidence suggesting, why current protocols for the treatment of IgE-mediated allergies fail: Memory plasma cells generated by inhalation of the allergen become long-lived and are maintained preferentially in the bone marrow. They do not proliferate, and are refractory to conventional therapies. Current concepts target plasma cells for depletion, e.g. the proteasome inhibitor bortezomib, BAFF and APRIL antagonists and autologous hematopoietic stem cell transplantation

Reference Intervals for Platelet Counts in the Elderly: Results from the Prospective SENIORLAB Study.

Currently, age- and sex-independent reference limits (RLs) are frequently used to interpret platelet counts in seniors. We aimed to define and validate reference intervals (RIs) for platelet counts within the framework of the prospective SENIORLAB study. Subjectively healthy Swiss individuals aged 60 years and older were prospectively included and followed for morbidity and mortality. Participants who had circumstances known to affect platelet counts were excluded. The obtained RIs were validated with indirect statistical methods. Frequencies of abnormal platelet counts in a population-based setting, including 41.5% of the entire age-specific population of the Principality of Liechtenstein, were compared by using age- and sex-independent RIs and the RLs obtained in the present study. For males (n = 542), 95% RIs for platelet counts were defined as follows: 150-300 × 109/L (60-69 years); 130-300 × 109/L (70-79 years); and 120-300 × 109/L (80 years and above). For females (n = 661), the consolidated age-independent 95% RI was 165-355 × 109/L. These RI values were validated by indirect RI determination of 51,687 (30,392 female/21,295 male) patients of the same age. Age- and sex-independent RIs exhibited imbalanced frequencies of abnormal platelet counts between the two sexes, which were corrected by introducing age- and sex-specific RLs. In conclusion, females have higher platelet counts than males. Whereas the upper RL for males remains constant, the lower RL decreases with age. We propose to abandon the practice of employing sex- and age-independent RL for platelet counts in the elderly

Integrating clinical decision support systems for pharmacogenomic testing into clinical routine - a scoping review of designs of user-system interactions in recent system development

Background: Pharmacogenomic clinical decision support systems (CDSS) have the potential to help overcome some of the barriers for translating pharmacogenomic knowledge into clinical routine. Before developing a prototype it is crucial for developers to know which pharmacogenomic CDSS features and user-system interactions have yet been developed, implemented and tested in previous pharmacogenomic CDSS efforts and if they have been successfully applied. We address this issue by providing an overview of the designs of user-system interactions of recently developed pharmacogenomic CDSS. Methods: We searched PubMed for pharmacogenomic CDSS published between January 1, 2012 and November 15, 2016. Thirty-two out of 118 identified articles were summarized and included in the final analysis. We then compared the designs of user-system interactions of the 20 pharmacogenomic CDSS we had identified. Results: Alerts are the most widespread tools for physician-system interactions, but need to be implemented carefully to prevent alert fatigue and avoid liabilities. Pharmacogenomic test results and override reasons stored in the local EHR might help communicate pharmacogenomic information to other internal care providers. Integrating patients into user-system interactions through patient letters and online portals might be crucial for transferring pharmacogenomic data to external health care providers. Inbox messages inform physicians about new pharmacogenomic test results and enable them to request pharmacogenomic consultations. Search engines enable physicians to compare medical treatment options based on a patient’s genotype. Conclusions: Within the last 5 years, several pharmacogenomic CDSS have been developed. However, most of the included articles are solely describing prototypes of pharmacogenomic CDSS rather than evaluating them. To support the development of prototypes further evaluation efforts will be necessary. In the future, pharmacogenomic CDSS will likely include prediction models to identify patients who are suitable for preemptive genotyping

Dental Biofilm and Saliva Microbiome and Its Interplay with Pediatric Allergies

Little is known about the interplay and contribution of oral microorganisms to allergic diseases, especially in children. The aim of the clinical study was to associate saliva and dental biofilm microbiome with allergic disease, in particular with allergic asthma. In a single-center study, allergic/asthmatic children (n = 15; AA-Chd; age 10.7 ± 2.9), atopic/allergic children (n = 16; AT/AL-Chd; 11.3 ± 2.9), and healthy controls (n = 15; CON-Chd; age 9.9 ± 2.2) were recruited. After removing adhering biofilms from teeth and collecting saliva, microbiome was analyzed by using a 16s-rRNA gene-based next-generation sequencing in these two mediums. Microbiome structure differed significantly between saliva and dental biofilms (β-diversity). Within the groups, the dental biofilm microbiome of AA-Chd and AT/AL-Chd showed a similar microbial fingerprint characterized by only a small number of taxa that were enriched or depleted (4) compared to the CON-Chd, while both diseased groups showed a stronger microbial shift compared to CON-Chd, revealing 14 taxa in AA-Chd and 15 taxa in AT/AL-Chd that were different. This could be the first note to the contribution of dental biofilm and its metabolic activity to allergic health or disease