Die Erkrankungen des atopischen Formenkreises sind durch eine hypererge Immunreaktion auf harmlose Umwelt-Antigene gekennzeichnet und umfassen u.a. die klinischen Bilder der allergischen Rhinokonjunktivitis, des allergischen Asthmas und der atopischen Dermatitis. Die Pathogenese atopischer Krankheiten ist zwar noch nicht hinreichend aufgeklärt, aber man schreibt der Regulation des IgE bei der Entstehung und Erhaltung dieser Krankheiten eine zentrale Rolle zu. Auf der Suche nach potentiellen anti-allergischen Therapeutika wurde in dieser Arbeit erstmalig der Einfluß von 1alpha,25-Dihydroxyvitamin-D3 (VD) und dem niedrigkalzämischen Derivat EB1089 in vitro auf die IgE-Produktion humaner B-Zellen gesunder Spender untersucht, die zuvor mit anti-CD40+IL-4 stimuliert wurden, wodurch der Isotypenklassenwechsel nativer B-Zellen nach IgE resultierte. Das Steroidhormon VD ist für die Kalziumhämostase essentiell, jedoch sind die immunregulatorischen Funktionen des VD noch relativ unerforscht. Die Experimente dieser Arbeit zeigen eine starke, dosisabhängige Hemmung der IgE-Produktion in diesem Modell, die spezifisch von VD und dem Derivat EB1089 vermittelt wird. Auch bei PBMC atopischer Spender konnte die basale IgE-Produktion mit VD dosisabhängig signifikant gehemmt werden. Eine mögliche Proliferationshemmung, die diese Wirkung erklären könnte, konnte ausgeschlossen werden. Die Messung der Produktion der anderen Immunglobulinklassen (Ig) IgA, IgG und IgM bestätigte, daß die Zellviabilität und die Ig-Produktion außer der von IgE durch VD und EB1089 in diesem Modell nur wenig beeinflußt wird. Diese Beobachtungen weisen auf eine selektive, spezifische Inhibition der IgE-Synthese durch das Molekül aus der Familie der Steroidhormone hin. Auf der Suche nach möglichen indirekten Mechanismen der IgE-Regulation, die die VD-vermittelte Inhibition der IgE-Synthese erklären könnten, wurde der Einfluß von VD auf die Expression der kostimulatorischen Faktoren der IgE-Produktion CD23 (Fc(-RII), CD54 (ICAM-1) und CD86 (B7.2) sowie auf die Sekretion der Zytokine, IL-6, sCD23 und IFN-gamma untersucht. Die Ergebnisse dieser Arbeit deuteten jedoch nicht auf eine Beteiligung der genannten Faktoren an der Regulation der VD-vermittelten Hemmung der IgE-Produktion hin. Diese in vitro Arbeit stellt einen wichtigen Hinweis auf eine potentielle Nutzung von VD in der anti-allergischen Therapie dar, jedoch deutet die beobachtete Hemmung der IgE-Synthese von PBMC atopischer Spender darauf hin, daß auch in vivo die IgE-Synthese gehemmt werden kann. Es sind daher weitere Studien des Signalweges des VD auf molekularer Ebene, sowie in vivo Versuche notwendig, um zu klären, ob VD selbst oder ein möglichst nicht-kalzitropes VD-Derivat mit ausgeprägten immunologischen Eigenschaften für die anti-allergische Therapie geeignet ist. / Atopic diseases are characterized by a hyperergic immunoreaction towards harmless environmental antigens, expressed by the clinical phenotype of allergic rhinitis, allergic asthma and atopic dermatitis. Even though the pathogenesis of atopic diseases are not completely clear, the regulation of IgE plays a crucial role in the development and maintenance of these disorders. In search of new potentially anti-allergic drugs, the effect of 1alpha,25-Dihydroxyvitamin-D3 (VD) and the low-calcemic synthetic analogue EB1089 was determined in anti-CD40+Il-4-mediated IgE-production by B-cells of healthy donors in vitro. The essential role of VD in calcium hemostasis is well understood, but the immunoregulatory functions of the hormone are still quite unclear. The present data show for the first time, that VD and the analogue EB1089 mediate a strong, dose-dependent inhibition of IgE-synthesis. In PBMC of atopic donors, the baseline IgE-production was also significantly inhibited by VD. Anti-CD40+IL-4-mediated proliferation of B-cells in the presence of VD was only modestly modulated, as well as the production of the other immunoglobulin-isotypes IgA, IgG and IgM. Taken together these data suggest a specific and selective inhibition of IgE-synthesis by VD and EB1089. In order to explore possible mechanisms of VD induced IgE-inibition, the expression of CD23 (Fc(-RII), CD54 (ICAM-1) and CD86 (B7.2) on anti-CD+IL-4 stimulated B-cells was determined as well as IL-6, sCD23 und IFN-gamma. However, none of these molecules were significantly modulated in the presence of VD. Taken together, these in vitro experiments suggest a potential role of VD as a new anti-allergic drug, which is underlined by the observed inhibition of IgE-production by PBMC in allergic donors.

CD23, the low affinity receptor for IgE, is expressed mainly on B cells and has been shown to regulate IgE production. Previously, recombinant mouse and human CD23 were constructed with a trimerizing isoleucine zipper motif attached in frame to the N-terminus of the entire extracellular CD23 (lz-ECCD23). The goal was to examine the role of the necessity of the CD23 stalk for binding IgE. Using PCR-based mutagenesis to delete the majority of the stalk, binding to IgE was lost. Further studies examined the effect of lz-ECCD23 in preventing IgE from binding FcεRI and therefore acting as a therapeutic agent. It was determined that the lz-ECCD23 construct was capable of doing this, albeit most effectively at 4°C rather than at physiological temperature. In addition, antibodies to the stalk region of CD23 were developed and assessed for their capacity to modulate IgE. Rabbit anti-CD23stalk (RAS) antibodies were found to inhibit IgE production in IL-4/antiCD40 stimulated B cells. The inhibition observed was dependent on the Fc portion of the antibody, implicating a role for FcγRIIb, an inhibitory receptor, in the IgE reduction. It was also shown that the addition of anti-stalk antibodies caused significant release of soluble CD23 (sCD23). Finally, I show that optimal IgE production was cell density dependent and was achieved through the addition of IL-21 and/or IL-10 to IL-4/antiCD40 stimulated B cells. While IgE production is inversely proportional to plated cell densities, it is directly correlated to increased cellular division, as determined by CFSE staining, and to increased cellular differentiation, as determined by FACS analysis for differentiation markers. This work is the first demonstration that IgE production in humans is dependent on cell density, that IL-21 affects all isotypes tested, and that maximal Ig production is found at lower cell densities, correlating with increased cell division. I also show for the first time that the increase in IgE observed after IL-10 addition to IL-4 and anti-CD40 stimulated cells correlates with increased cellular division. When IL-10 and IL-21 were added together, there was a synergistic increase in IgE, but interestingly, no further cell division was seen, suggesting an increase in differentiation.