Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Einfluss des Histamin-H4-Rezeptors auf die T-Zell-Aktivierung bei allergischen Hauterkrankungen

Bunk, Hannah Mariele

In the present study the specific influence of the histamine H4 receptor (H4R) on naïve T cell activation in the course of allergic skin diseases was investigated. For this purpose, the H4R-mediated effect on cytokine secretion by dendritic cells (DC) was tested. An additional focus was set on the receptor's role in mouse models of allergic contact dermatitis. The H4R's influence was examined by applying the specific H4R antagonist JNJ7777120 and H4R knockout mice. The in vitro experiments were performed using primary dendritic cells from BALB/c mice as well as from H4R knockout mice with a BALB/c genetic background. In these experiments the receptor's effect on several members of the interleukin-12 family cytokines was tested and compared to its respective effect on chemokin-ligand-2, tumor-necrosis-factor-α, interleukin-10, and interleukin-6 cytokine, after the stimulation with several toll-like-receptor agonists, histamine, and the H4R agonist 4-methylhistamine. The stimulation of dendritic cells with the toll-like-receptor agonists resulted in a higher concentration of interleukin-12, interleukin-23, and interleukin-27 in H4R knockout mice. The same was observed for chemokine-ligand-2 but not for tumor necrosis factor α or interleukin-10. This suggests that the higher concentrations after the toll-like-receptor stimulation are cytokine-specific and H4R-mediated. Furthermore, due to the important role of dendritic cells in the development of allergic inflammation (they present the antigens to the naïve T-cells after having migrated to the local lymph nodes), the effect of histamine and 4-methylhistamine on dendritic cells was assessed as well. The stimulation with 4-methylhistamine showed no effect on any cytokine regardless of the mouse type. However, the question wether histamine inhibition is connected to H4R or not, remains unanswered, since 4-methylhistamine does not exclusively have an agonistic effect on H4R, and, according to recent (yet unpublished) results, it is not specific for the recombinant murine H4R. In vivo experiments were conducted in order to determine the influence of the H4R antagonist JNJ7777120 and H4R knockout mice in different murine contact allergy models mimicking a Th2 dominated inflammation. The impact regarding the distinct allergens was analyzed during the sensitization phase and at the time of elicitation. Inflammatory swelling of the ears, total amount of cells in-, as well as gross-weight of the local lymph nodes, and the concentration of various cytokines (interferon-γ, interleukin-6, interleukin-1β, interleukin-17, interleukin-4) served as the primary test parameters. In the TDI (Toluene-2,4-diisothiocyanate) contact allergy model the H4R knockout mice showed not only a significant induction of ear swelling but also an inhibition of interleukin-6 concentration during the sensitization. During the elicitation phase all parameters stayed unaltered. During the senzitation phase the application of the H4R antagonist JNJ7777120 (30 mg/kg) yielded only an inhibition of the interleukin-6 cytokine, while at the time of elicitation there was a discernable inhibition of the ear swelling in addition to higher concentrations of interleukin-1β in the ear skin, and of interleukin-17 as well as interferon-γ in the local lymph nodes. Differing results were observed depending on whether the antagonist was applied during both phases, or solely during the elicitation phase. In the FITC (Fluorescein isothiocyanate) contact allergy model reduced concentrations of interleukin-1β, interleukin-17, and interleukin-4 were found in H4R knockout mice, while their ear swelling remained unchanged. As opposed, the H4R antagonist JNJ7777120 caused an inhibition of all tested cytokines (interleukin-17, interleukin-1β, and interleukin-4), both during the sensitization (20 mg/kg orally), as well as during the elizitation phase (20 and 50 mg/kg respectively, applied orally). Furthermore, an inhibition of ear thickness could be observed in antagonist-treated mice, however this effect was not concentration-dependent. The results of the present study suggest that H4R is a diverse receptor with respect to its functions in murine organisms. The suitability of murine contact allergy models for assessing the H4R antagonist JNJ7777120’s impact on allergic diseases like atopic dermatitis should be carefully evaluated before conducting any further research, since the antagonist's effect on Th2-dominated inflammation did not yield homogenous results in these experiments. The fact that the H4R's homology between mice and humans is only 68 % in value should be taken into careful consideration as well. Nevertheless, the observation that the H4R exerts a modulating effect on the secretion of the interleukin-12 family cytokines, may offer new therapeutic options for autoimmune diseases in which these cytokines play an important role such as multiple sclerosis or psoriasis.

In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss des Histamin-H4-Rezeptors (H4R) auf die T‑Zell-Aktivierung bei allergischen Hauterkrankungen untersucht. Hierfür wurde bei dendritischen Zellen die H4R-vermittelte Wirkung auf die Sekretion von Zytokinen untersucht. Zudem war die Wirkung des Rezeptors in Modellen der allergischen Kontaktdermatitis von besonderem Interesse. Mit Hilfe des spezifischen Histamin‑H4‑Rezeptorantagonisten JNJ7777120 und H4R-Knockout-Mäusen konnte der Einfluss des H4R analysiert werden. Die In-vitro-Untersuchungen wurden mit In-vitro-generierten dendritischen Zellen von BALB/c-Mäusen und H4R-Knockout-Mäusen mit BALB/c-Hintergrund durchgeführt. Es wurde der Einfluss des Rezeptors auf die Zytokine der Interleukin-12-Familie und zum Vergleich auf die Zytokine Chemokin-Ligand-2, Tumor-Nekrose-Faktor α, Interleukin-10 und Interleukin-6 untersucht, zum einen nach Stimulation mit Toll-Like-Receptor-Agonisten, zum anderen nach Stimulation mit Histamin und dem H4R-Agonisten 4-Methylhistamin. Nach Stimulation mit den Toll-Like-Receptor-Agonisten zeigten die dendritischen Zellen der H4R‑Knockout-Mäuse stets eine höhere Konzentration von Interleukin-12, Interleukin-23 und Interleukin-27. Auch bei Chemokin-Ligand-2 wurde der gleiche Effekt beobachtet, nicht aber bei Tumor-Nekrose-Faktor-α und Interleukin-10. Die höheren Konzentrationen nach Toll-Like-Receptor-Stimulation scheinen zytokinspezifisch und H4R-mediiert zu sein. Dendritische Zellen spielen im Rahmen allergischer Entzündungen eine wichtige Rolle, da sie nach Migration in die regionalen Lymphknoten naiven T-Zellen das Antigen präsentieren. Daher wurde auch der Einfluss von Histamin und 4-Methylhistamin auf dendritische Zellen untersucht. Nach Stimulation mit 4-Methylhistamin konnte bei keinem der Zytokine unabhängig vom Maustyp ein Effekt beobachtet werden, wohingegen Histamin die Zytokine inhibierte. Inwieweit die Inhibition durch Histamin H4R-abhängig ist, kann nach der Stimulation mit 4-Methylhistamin, die keinen Effekt zeigte, schwer gesagt werden, da nach neuen, bislang unveröffentlichen Ergebnissen 4‑Methylhistamin nicht nur am H4R agonistisch wirkt und zusätzlich am rekombinanten murinen H4R nicht spezifisch ist. In vivo wurde der Einfluss des H4R-Antagonisten JNJ7777120 und der H4R-Knockout-Maus in verschiedenen murinen Kontaktallergiemodellen, die eine Th2-dominierte Entzündung darstellen, untersucht. Der Einfluss verschiedener Allergene auf die H4R-vermittelte Wirkung wurde sowohl in der Sensibilisierung als auch in der Challenge analysiert. Als Untersuchungsparameter wurden entzündliche Ohrschwellung, Lymphknotengewicht und Gesamtzellzahl in den regionalen Lymphknoten und Konzentrationen verschiedener Zytokine (Interleukin-6, Interleukin-4, Interleukin-17, Interleukin-1β, Interferon-γ) betrachtet. Im TDI‑(Toluen-2,4-diisothiocyanat)-Kontaktallergiemodell zeigten die H4R-Knockout-Mäuse in der Sensibilisierung auf der einen Seite eine signifikante Induktion der Ohrschwellung und auf der anderen eine Inhibition der Interleukin 6 Konzentration im Lymphknoten. In der Challenge blieben alle Parameter unbeeinflusst. Durch den H4R-Antagonisten JNJ7777120 (30 mg/kg subcutan) wurde in der Sensibilisierung ausschließlich eine Inhibition von Interleukin-6 erzielt, während in der Challenge eine Inhibition der Ohrschwellung und erhöhte Konzentrationen von Interleukin-1β in der Ohrhaut und Interleukin-17 und Interferon-γ im lokalen Lymphknoten gesehen wurden. Dabei wurden Unterschiede beobachtet, wenn der Antagonist in Sensibilisierung und Challenge oder ausschließlich in der Challenge verabreicht wurde. Im FITC-(Fluorescein-Isothiocyanat)-Kontaktallergiemodell zeigten die H4R‑Knockout-Mäuse eine reduzierte Konzentration der Zytokine Interleukin-1β, Interleukin‑17 und Interleukin-4, die Ohrschwellung blieb unbeeinflusst. Der H4R-Antagonist JNJ7777120 dagegen bewirkte sowohl in der Sensibilisierung (20 mg/kg oral) als auch in der Challenge (20 bzw. 50 mg/kg oral) eine Inhibition aller untersuchten Zytokine (Interleukin-17, Interleukin-1β und Interleukin-4). Auch die Ohrdicke der mit dem Antagonisten behandelten Tiere waren reduziert. Diese Effekte waren nicht konzentrationsabhängig. Die Ergebnisse dieser Arbeit weisen darauf hin, dass der H4R in Bezug auf seine Wirkungen im murinen Organismus ein vielfältiger Rezeptor ist. Inwieweit das Maus-Kontaktallergiemodell geeignet ist, um den Einfluss des H4R-Antagonisten JNJ7777120 auf Erkrankungen wie die atopische Dermatitis zu untersuchen, sollte in Zukunft kritisch hinterfragt werden, da der Antagonist in Bezug auf die Th2-dominierte Entzündung kein einheitliches Bild lieferte. Zudem sollte die Tatsache, dass die Homologie des H4R zwischen Mensch und Maus nur 68 % beträgt, nicht unbeachtet bleiben. Die Feststellung, dass der H4R die Sekretion der Zytokine der Interleukin-12-Familie moduliert, lässt darauf hoffen, dass bei Erkrankungen wie Multipler Sklerose oder Psoriasis, bei denen diese Zytokine eine Rolle spielen, eine neue Therapiemöglichkeit entsteht.

Preview

Quote

Citation style:

Bunk, Hannah Mariele: Einfluss des Histamin-H4-Rezeptors auf die T-Zell-Aktivierung bei allergischen Hauterkrankungen. Hannover 2011. Tierärztliche Hochschule.

Rights

Use and reproduction:
All rights reserved

Export