IgE ist das Schlüsselmolekül Typ-I allergischer Erkrankungen.. Die Produktion von IgE wird durch die Interaktion des Oberflächenmoleküls CD40 auf B-Zellen mit seinem Liganden (CD40L), dass von aktivierten T-Zellen exprimiert wird, sowie über Signale durch die Zytokine IL-4 oder IL-13 von B-Zellen produziert. Die CD40/IL-4-abhängige IgE-Produktion in vitro kann einerseits als Modell zum Verständnis der Entstehung allergischer Erkrankungen eingesetzt werden; andererseits können potenziell therapeutisch wirksame Substanzen untersucht werden. Untersuchungen zum Verständnis allergischer Erkrankungen zeigen, dass LTa nach CD40/IL-4-Stimulation von humanen B-Zellen vermehrt produziert wird und dies in autokriner Weise zu einer Steigerung der CD40/IL-4-vermittelten Proliferation und IgE-Produktion führt. Darüberhinaus wurde eine vermehrte Produktion von LTa bei allergischen Patienten nachgewiesen, so dass eine funktionelle Relevanz von LTa in der Pathogenese allergischer Erkrankungen zu vermuten ist. Die Arbeiten zu den intrazellulären Mechanismen der LTa-Induktion nach CD40/IL-4-Stimulation demonstrieren, dass sowohl der Transkriptionsfaktor NF-kB als auch verschiedene Proteinkinasen hier eine wesentliche Rolle spielen. Untersuchungen mit Hilfe des CD40/IL-4-abhängigen Systems bei humanen B-Zellen, die einen therapeutischen Einsatz zur Behandlung allergischer Erkrankungen haben könnten, zeigen, dass Retinoide aber auch Vitamin D zu einer erheblichen Hemmung der IgE-Produktion in- vitro führen. / IgE plays a key role for the development of type I related allergic diseases. Production of IgE by B cells is induced by the interaction of the surface molecule CD40 with its natural ligand (CD40L), which is expressed on activated T cells and signals which are provided by the cytokines IL-4 or IL-13. This model can be used for studies either to understand the development of allergic diseases or to investigate novel therapeutic approaches. In the context of the understanding the development of allergic diseases the present work shows that LTa is produced by B cells after CD40+IL-4 stimulation and that increased production of LTa results in enhanced CD40+IL-4 mediated B cell proliferation and IgE synthesis. Furthermore an increased production of LTa was shown in allergic patients indicating the potential role of LTa in allergic diseases. Analysis of the gene regulation of LTa after CD40 stimulation revealed an important role of the transcription factor NF-kB and showed the role of different protein kinases at the intracellular level. Studies using the CD40+IL-4 system in vitro which may have a therapeutical impact revealed that vitamin A and vitamin D are potent inhibitors of IgE production in vitro. Taken together the present work shows new mechanisms of CD40+IL-4 mediated IgE synthesis and also offers new potential therapeutical approaches of allergic diseases.

Ziel der hier vorgelegten Untersuchung war es, die Bedeutung von S. aureus-Exotoxinen/Superantigenen als Pathogenitätsfaktor bei der AD zu analysieren, da kausalpathogenetisch ausgerichtete Experimentalansätze sowie systematische klinische Untersuchungen zu dieser Thematik bei Patienten mit AD ausstanden. In einer Querschnittsstudie war eine Assoziation zwischen dem Grad der S. aureus-Besiedlung und dem Schweregrad der AD nachzuweisen. Von 74 Kindern mit AD waren 60 (81%) mit S. aureus kolonisiert. S. aureus Exotoxin-sezernie-rende Stämme wurden bei 40 Patienten (53%) von der Haut isoliert. Am häufigsten wurden SEA- und SEC-sezernierende Stämme nachgewiesen, gefolgt von SEB, TSST-1 und SED. Der ausgeprägteste Schweregrad der AD wurde in der mit Exotoxin-sezernierenden S. aureus-kolonisierten Gruppe beobachtet. Für die Schwere der Erkrankung, gemessen am SCORAD-Score wurde eine Varianzaufklärung von 30% für die Exotoxine und 50% für die S. aureus-Infektion errechnet. In einer Subgruppe von Patienten wurde der Einfluß von S. aureus-Exotoxinen auf intradermale T-Zell-Rezeptor-Vß-Repertoir-Veränderungen untersucht. Bei den Patienten mit chronischer AD, die mit SEB-sezernierendem S. aureus besiedelt waren, war mittels immunhistologischer Untersuchung in der Haut nachzuweisen, dass zwischen 25% und 65% der intradermalen T-Zellen das zugehörige Superantigen-reaktive Vß-T-Zell-Repertoire gegenüber 5% bis 17% der T-Zellen im Blut exprimieren. Weder in der Haut noch im Blut war eine Akkumulation nicht-superantigenreaktiver T-Zell-Subpopulationen nachzuweisen. Auch fand sich keine selektive Akkumulation von Vß-T-Zell-Subpopulationen bei Kindern mit S. aureus-Kolonisierung ohne Exotoxinnachweis. Die Ergebnisse belegen, dass bei Kindern mit AD und positivem S. aureus-Exotoxinnachweis auf ekzematöser Haut ein Grossteil der dermal akkumulierten T-Zellen auf diese S. aureus-Exotoxine/Superantigene reagieren können und wesentlich an der Pathogenese der AD beteiligt sind. In einer Teilpopulation bei 58 Kindern mit AD wurden Prävalenz und Rolle von Serum-IgE-Antikörpern gegen die S. aureus-Exotoxine SEA und SEB untersucht. Bei 34% der Kinder mit AD (20/58) konnten wir spezifische IgE-Antikörper gegen SEA und/oder SEB nachweisen (45% zu SEB, 10% zu SEA und 45% zu SEA und SEB). Alle gegen SEA und SEB sensibilisierten Kindern waren mit S. aureus kolonisiert gegenüber 71% (27/38) der nicht-sensibilisierten Kinder. Der Grad der S. aureus-Besiedlung, die Prävalenz von SEB-sezernierendem S. aureus auf der Haut, sowie die Prävalenz von S. aureus-Hautinfektionen war in der sensibilisierten Gruppe höher. Die höchste Varianzaufklärung von 37% wurde zwischen dem Vorliegen von S. aureus-Hautinfektionen und dem Nachweis spezifischer SEA/SEB-IgE-Antikörper ermittelt; diese stellen somit einen Risikofaktor für eine Sensibilisierung gegen S. aureus-Exotoxine dar. Die SEA/SEB-sensibilisierte Gruppe zeigte einen höheren Schweregrad der AD, höhere Serum-Gesamt-Spiegel und eine polyvalente Sensibilisierung gegen Inhalations- und Nahrungsmittelallergene. Insgesamt belegen unsere klinischen, immunologischen und statistischen Ergebnisse, dass die S. aureus-Exotoxine einen wesentlichen Einfluss auf die Immunpathogenese der AD haben. Eine orale Therapie mit CyA kann bei S. aureus-kolonisierten Kindern die S. aureus-Besiedlungsdichte reduzieren. In der S. aureus-infizierten Gruppe war die Prävalenz von Exotoxin-produzierendem S. aureus und die Krankheitsaktivität höher, wobei eine Verminderung der Besiedlung nicht beobachtet wurde. Die Ergebnisse dieser Arbeit erlauben den Schluss, dass S. aureus-Exotoxine als Triggerfaktor die Exazerbation der AD im Kindesalter wesentlich unterstützen. Deswegen sollte in ein therapeutisches Konzept eine konsequente Prävention bzw. eine Behandlung von S. aureus-Infektionen einbezogen werden. Kinder mit bereits schwerer AD profitieren von einer immunmodulatorischen Therapie. / Background: The skin of patients suffering from atopic dermatitis (AD) exhibits a striking susceptibility to colonization with S. aureus. Some strains of S. aureus secrete exotoxins with T cell superantigen activity (toxigenic strains) and abnormal T cell functions are known to play a critical role in AD. Objective: The aim of this study was to determine the impact of exotoxin production by skin-colonizing S. aureus on disease severity and the presence of T-cell subsets in lesional skin. Furthermore, we investigated the effect of oral cyclosporin A in severe pediatric atopic dermatitis on disease severity and S. aureus colonization density. Methods: In a cross sectional study of 74 children with atopic dermatitis, the presence and density of toxigenic and non-toxigenic strains of S. aureus was correlated with disease severity. In a subgroup of patients the T cell receptor (TCR) Vß repertoire of peripheral blood and lesional T cells was investigated and correlated with individual superantigen activity of skin colonizing S. aureus. Furthermore, in a subgroup of patients, the presence of IgE antibodies to SEA and SEB was correlated with severity of the disease and the total and other unrelated allergen-specific IgE titers and density of colonization with S. aureus strains on atopic skin and episodes of superficial S. aureus skin infections. Eleven children with severe AD (SCORAD score > 50) were treated for eight weeks with 2.5 to 5 mg/kg CyA. In five children the skin was only colonized with S. aureus whereas the remaining six patients had clinically relevant skin infections with requirement for systemic antibiotic therapy. The isolates from the latter patients were sensitive for the selected antibiotics. Clinical and microbiological investigations were performed before and after CyA therapy. Results: 53% of children with AD were colonized with toxigenic strains of S. aureus producing SEC, SEA, TSST-1, SEB and SED in decreasing frequency. Children colonized with toxigenic S. aureus strains presented with higher disease severity as compared to the non-toxigenic and S. aureus negative groups. The influence of exotoxin production on the SCORAD score was determined as R2 = 0.3 (ie, 30% of the SCORAD score is explained by exotoxin production), whereas infection with S. aureus revealed R2 = 0.5. Patients colonized with toxigenic S. aureus exhibited shifts in the intradermal TCR Vß repertoire which correspond to the respective superantigen-responsive T cell subsets. In a subgroup of patients, twenty of 58 children (34%) were sensitized to superantigens (45% to SEB, 10% to SEA, 45% to SEA and SEB). In this group, severity of AD and levels of specific IgE to food and air allergens were higher. The degree of disease severity correlated to a higher extent with the presence of SEA/SEB-specific antibodies than with total serum IgE levels. Density of colonization with superantigen-secreting S. aureus strains was higher in the superantigen IgE-positive group. Sixty-three of these children experienced repeated episodes of superficial S aureus skin infections. The influence of S. aureus skin infection on the presence of SEA/SEB-specific antibodies was determined as R2 = 0.37 (ie, 37% of the the presence of SEA/SEB-specific antibodies is explained by S. aureus superficial skin infection). In the group of patients, who were treated with CyA, clinical signs and symptoms of AD improved in all patients (mean SCORAD score reduction from 74 to 29). However, disease severity was more supressed by CyA in the "colonized" patients compared with the patients with clinical S. aureus infections. Furthermore, there was a significant decrease in S. aureus density on atopic skin after CyA treatment in "colonized" patients but not in "infected" patients. The prevalence of exotoxin producing strains was higher in the "infected" group. Conclusion: The data demonstrate that S. aureus released exotoxins can modulate disease severity and dermal T cell infiltration. Patients, suffering from AD may take profit from both consequent prevention or treatment of S. aureus skin infection as well as immunmodulating approaches.

Peptiderge Mediatoren sind neben ihrer Funktion bei der Aufrechterhaltung der körpereigenen Homöostase unter physiologischen Bedingungen auch bei der Regulation pathopysiologischer und pathobiochemischer Prozesse chronisch-entzündlicher Erkrankungen maßgeblich beteiligt. In der vorliegenden Arbeit wurde diese Rolle durch Untersuchung des Expressionsprofils peptiderger Mediatoren und ihrer Rezeptoren unter normalen Bedingungen charakterisiert und auf dieser Grundlage Veränderungen des Mediatorstoffwechsels bei entzündlichen Erkrankungen erfasst. Aufgrund der geringen Kenntnisse bezüglich der Rolle anti-inflammatorischer Mediatoren wurde dabei insbesondere die Expression und Genregulation des Mediators VIP und seiner Rezeptoren untersucht. Dabei wurden molekularbiologische Methoden verwandt, um definierte Rezeptoren für VIP und verwandte Mediatoren in den Atemwegen und der Haut zu identifizieren. Im Anschluss daran wurde anhand verschiedener entzündlicher Erkrankungen der oberen Atemwege nachgewiesen, dass sich das peptiderge Mediatorprofil krankheitsspezifisch ändert und diese Subgruppen-spezifischen Änderungen nicht als ein universelles Epiphänomen der Entzündungsreaktion zu sehen sind. Ebenso konnte die Veränderung der Genexpression von Rezeptoren für peptiderge Mediatoren untersucht werden, wobei am Beispiel der Hypoxie die Induktion eines in den Atemwegen exprimierten Rezeptors nachgewiesen wurde. Am Beispiel der atopischen Dermatitis konnte darüber hinaus bewiesen werden, dass die Expression von VIP-Rezeptoren im Rahmen einer allergischen Erkrankung vermindert sein kann. Letztlich wurden ebenfalls mit VIP interferierende Transduktionsmechanismen untersucht, wobei die genauen Interaktionen peptiderger Mediatoren mit diesen intrazellulären Molekülen im Rahmen entzündlicher Erkrankungen noch aufzuschlüsseln sind. Die Ergebnisse der vorliegenden kumulativen Arbeit weisen in ihrer Gesamtheit auf eine wesentliche Bedeutung neurogener Mediatoren für pathophysiologische Mechanismen allergisch-entzündlicher Erkrankungen der Atemwege und Haut hin und lassen zukünftige therapeutische Ansätze auf Basis neuro-immunmodulierender Mechanismen sinnvoll erscheinen. / Peptidergic mediators participate next to their physiological role for numerous aspects of systemic and local homeostasis also in the regulation of pathophysiological and pathobiochemical processes in chronic inflammatory diseases. In the present study this role was investigated by assessing the expression profiles of peptidergic mediators and their receptors under physiological conditions. Basing on these findings differences of the mediator expression in inflammatory diseases were examined. Due to the relatively little knowledge on the role of potentially anti-inflammatory mediators the expression and gene regulation of the mediator VIP und its receptors were analysed. In this respect molecular techniques were used to assess distinct receptors for VIP and related mediators in the airways and skin. IN a next Step inflammatory diseases of the upper respiratory tract were examined and it was shown that the peptidergic mediators profile changes in relation to the disease entity and that this disease subtype-specific change is not a universal epiphenomenon of the ongoing inflammation. Also, alterations in the gene expression of peptidergic mediator receptors were analysed. Using hypoxia as an example the gene induction of airway-expressed receptors was demonstrated in relation to this stimulus. In further studies involving atopic dermatitis tissues a down-regulation of VIP receptor expression was demonstrated for allergic inflammatory conditions. In a last step VIP interfering signal transduction mechanisms were examined and future studies need to be carried out to fully assess the regulation of these interactions in relation to chronic inflammatory processes. The present results demonstrate an important role of neurogenic mediators in the pathophysiology of allergic inflammatory diseases of the airways and the skin and point to a potential use of neuro-immunomodulation in the future therapy of these diseases.