Die Rolle des Epithels der Haut in der Frühphase der Leishmania-major-Infektion

Entzündliche Dermatosen wie die Psoriasis und die atopische Dermatitis, die mit einem Ungleichgewicht in der T-Helfer-Zell-Differenzierung, insbesondere mit einer überschießenden Proliferation von Th2-Lymphozyten, einhergehen, haben bei Mensch und Tier aufgrund zunehmender Inzidenz und unbefriedigenden Therapiemöglichkeiten vermehrt an Bedeutung gewonnen. Die allgemeinen Prinzipien der T-Zell-Differenzierung sind gut untersucht worden, jedoch sind die frühen Vorgänge in der Haut vor der endgültigen T‑Zell‑Differenzierung im Lymphknoten weitestgehend unbekannt. Es gibt Hinweise darauf, dass Keratinozyten in diesem Zusammenhang eine bislang unterbewertete Rolle spielen. Gerade das frühe Stadium einer Entzündung ist aber offensichtlich richtungweisend dafür, ob es zur Ausbildung einer Th1- oder Th2-Antwort kommt. Um einen Beitrag zur Aufklärung der Rolle der Keratinozyten in der Frühphase einer Entzündung zu leisten, wurde mit der experimentellen Leishmaniose ein etabliertes Standardmodell für die Erforschung der T-Zell-Differenzierung verwendet. Die Infektion mit L. major induziert bei den meisten Mausstämmen (z.B. C57BL/6) eine Th1-Antwort, die in Form einer auf die Haut und die lokalen Lymphknoten beschränkten, selbst limitierenden Erkrankung verläuft. Bei einigen Mausstämmen (z.B. Balb/c) führt die Infektion zu einer Th2-Antwort und einer letal endenden Ausbreitung der Parasiten. Der Schwerpunkt dieser Arbeit lag auf der selektiven Untersuchung der von residenten Zellen der Epidermis (Keratinozyten) produzierten Immunmodulatoren in Balb/c- und C57BL/6-Mäusen in vivo unter Verwendung der „laser microbeam microdissection und laser pressure catapulting“ Technologie. Die Methode musste dazu vollständig für dieses Modell etabliert werden. Mit Hilfe einer auf PCR basierenden Amplifikation wurde die cDNA von ca. 1000 lasermikrodissezierten Keratinozyten zunächst „vor“-amplifiziert, um anschließend umfassende Genexpressionsanalysen durch quantitative Real-Time-PCR durchführen zu können. Erstmals konnte so gezeigt werden, dass Keratinozyten sehr schnell nach einer Infektion mit einer aktiven Produktion von Immunmodulatoren reagieren. Bereits innerhalb der ersten 16 Stunden der Infektion wurde eine Vielzahl von Immunmodulatoren von den Keratinozyten produziert (Zytokine, Chemokine, S100-Proteine, Interferon-g und Tumornekrosefaktor-a, etc.). Einige dieser Gene wurden bereits eine Stunde nach der Infektion „angeschaltet“, und auch bald wieder „abgeschaltet“ (Osteopontin, IL-4, I‑TAC). Die Expression der meisten Gene war deutlich stärker in den Keratinozyten von resistenten C57BL/6-Mäusen als in den suszeptiblen Balb/c-Mäusen. Eine Ausnahme bildete in diesem Zusammenhang das ‚Interferon (gamma) induced T-cell alpha chemoattractant“ (I-TAC), das bereits nach 6 Stunden signifikant stärker in suszeptiblen Balb/c-Mäusen im Vergleich zu den resistenten C57BL/6-Mäusen exprimiert wurde. Die Expression von I-TAC wurde hier zum ersten Mal in der experimentellen Leishmaniose dokumentiert. Aufgrund dieser Beobachtungen bezogen sich nachfolgende Untersuchungen auf die Bestätigung der I-TAC-Expression in der Epidermis durch indirekte Immunfluoreszenz und in situ-Hybridisierung sowie auf die Untersuchung der biologischen Relevanz dieser differentiellen Expression von I-TAC. Diese wurde durch einen negativen Einfluß einer I-TAC-Applikation in den ersten 4 Stunden der Entzündung auf den Verlauf der Infektion bestätigt, die in resistenten C57BL/6-Mäusen noch 6 Wochen nach der Infektion zu einer stärkeren Fußschwellung als in den Kontrolltieren führte, welche sich erst 2 Wochen danach normalisierte. Die Tatsache, dass die Resistenzlage von C57BL/6-Mäusen in diesen Experimenten nicht vollständig umgekehrt wurde, liegt zum einen darin begründet, dass wahrscheinlich eine Vielzahl weiterer Immunmodulatoren den negativen I‑TAC-Effekt kompensieren können. Zum anderen sind weitere Dosis- und Zeitkinetiken der I-TAC-Applikation erforderlich, um die optimalen Effekte von I-TAC auf die T-Zell-Differenzierung und Resistenzentwicklung in vivo zu ermitteln. Die hier gezeigte differentielle Expression von Immunmodulatoren in Keratinozyten zwischen suszeptiblen und resistenten Mäusen ist ein Beleg dafür, dass die Induktion der epidermalen Expression solcher Immunmodulatoren einen Einfluss auf die Generierung der spezifischen Immunantwort und somit auf Resistenz und Suszeptibilität in der experimentellen Leishmaniose hat. Die molekularen Mechanismen, die für die Induktion der Genexpression in den Keratinozyten während der Frühphase der experimentellen Leishmaniose verantwortlich sind, sind derzeit nicht geklärt. Zum einen können die subkutan injizierten Parasiten einen direkten Einfluss auf die Keratinozyten haben. Zum anderen können Interaktionen der Keratinozyten mit gewebsständigen Makrophagen und früh infiltrierenden Granulozyten der Auslöser für die Synthese immunologisch wirksamer Substanzen in der Epidermis sein. In diesem Fall läge die physiologische Bedeutung in einer Verstärkerwirkung oder Modulation der Frühphase der Entzündung durch Keratinozyten, da die Keratinozyten besonders in dieser Initialphase zahlenmäßig den Phagozyten überlegen sind. Die dann folgenden Mechanismen, mit denen die Keratinozyten die spätere T-Zell-Differenzierung beeinflussen können, sind vielfältig. Dabei sind direkte Effekte auf T-Zellen, eine Beeinflussung der Differenzierung und der Migrationsfähigkeit dendritischer Zellen oder indirekte Effekte vermittelt durch Makrophagen auf die dendritischen Zellen oder T‑Lymphozyten denkbar. Die im Rahmen dieser Arbeit anhand der experimentellen Leishmaniose erhaltenen Resultate können auch für das bessere Verständnis der Pathogenese nicht infektiöser, entzündlicher Dermatosen bedeutsam sein. Bei vielen relevanten Erkrankungen wird eine pathologische Th1/Th2-Zell-Differenzierung als das primäre pathogenetische Prinzip angesehen. Meine Daten deuten darauf hin, dass prinzipiell auch primäre Störungen der Keratinozyten-aktivierung diese Differenzierungswege beeinflussen können. Diese Tatsache besitzt möglicherweise große Relevanz für die Entwicklung neuer, causaler Therapien entzündlicher, nicht-infektiöser Dermatosen. Die mehr oder weniger ungezielte immunsuppressive Therapie stellt zurzeit die einzige Behandlungsmöglichkeit dieser Erkrankungen dar. Die Entwicklung von Therapiekonzepten, die gezielt in diese Differenzierungswege eingreifen, möglicherweise über die Modulation von Keratinozyten, könnte von entscheidenem Nutzen für die optimierte Behandlung weit verbreiteter Erkrankungen wie Psoriasis und atopischer Dermatitis sein. Insofern ergeben sich durch diese Arbeit vielfältige Ansätze, die Pathogenese entzündlicher Dermatosen weiter aufzuklären.