Mechanismen der Allergie-protektiven Wirkung von Arabinogalaktanen aus Gräsern
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Inhalation von pflanzlichen Arabinogalaktanen schützt im Mausmodell vor Sensibilisierung und allergischer Atemwegsinflammation. Dies konnten wir zunächst für das aus Stallstaubextrakten und danach aus Gräsern isolierte Molekül belegen. Bei dieser Substanz handelt es sich um ein pflanzliches Polysaccharid, das aus einem stark verzweigten Galaktose-Rückgrat besteht, das mit unterschiedlich langen Arabinose Seitenketten substituiert ist. Für eine pharmazeutische Anwendung wäre eine biotechnologische Produktion in vitro oder eine synthetische Herstellung der Substanz von entscheidender Bedeutung, um die Substanz mit kontrollierbarer Reinheit und gleichbleibender Struktur herzustellen. Es gelang im Rahmen dieses Projekts ein pflanzliches Zellkultursystem zu entwickeln um Arabinogalaktan in vitro produzieren zu können. Dieses Verfahren ist allerdings aufwendig und mit hohen Kosten verbunden, so dass eine synthetische Herstellung des Moleküls zu bevorzugen wäre. Da es mit den aktuellen Methoden der organisch-chemischen Synthese nicht möglich ist, komplexe Polysaccharide zu synthetisieren, haben wir eine Arabinose- und Galactosehaltige Partialstrukturen aus dem Arabinogalaktan hergestellt. Dieses Pentasaccharid entspricht in seiner Konfiguration Oberflächenepitopen von Arabinogalaktanen aus Gräsern. Es ist möglich diese Oligosaccharide kovalent an Trägerproteine zu koppeln, um den Polysaccharid-Charakter des Arabinogalaktans nachzuahmen. Für die in vitro in Pflanzenzellkulturen produzierten Arabinogalaktane konnten wir zeigen, dass sie an Muster-Erkennungs-Rezeptoren von Dendritischen Zellen, den sogenannten c-Typ Lektine binden und damit die Aktivierbarkeit der Zellen durch Gefahrensignale herabsetzen. Die DCs produzieren darauf hin weniger proinflammatorische Zytokine und deren T-Zell-aktivierenden Eigenschaften wird herabgesetzt. Dies ist ein Hinweis darauf, dass die im Mausmodell beobachtete Wirkung von AG auch auf das menschliche Immunsystem übertragbar ist. Für die synthetischen Partialstrukturen des Moleküls konnte ebenfalls die Allergie-protektive Wirkung im Mausmodell nachgewiesen werden. Hier zeigt sich, dass die Leitsymptome wie Sensibilisierung und eosinophile Atemwegsinflammation signifikant reduziert sind. Die Ursache scheint auch hier die Reduktion der Th2 Antwort zu sein. Die organische Synthese ermöglicht eine pharmazeutische Herstellung der Substanz, was den Einsatz als inhalativ verabreichte Allergie-präventive Medikation denkbar macht.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Arabinogalactans from grass bind to c-type-lectin receptors and modulate the behavior of human dendritic cells. Allergy. 2012; 67(Supplement):40
Guidato PM, Peters K, Alexander K, Jäger M, Bufe A, Peters M
- Untersuchung der immunmodulatorischen Effekte von Arabinogalaktanen aus Callus Gewebekulturen in vivo und in vitro. Dissertation Ruhr-Universität Bochum, 2014-06-27
Guidato PM
- Allergy-protective arabinogalactan modulates human dendritic cells via c-type-lectins and inhibition of NFκB. J Immunol. 2016; 196(4):1626-35
Peters M, Guidato PM, Peters K, Megger DA, Sitek B, Classen B, Heise EM, Bufe A
(Siehe online unter https://doi.org/10.4049/jimmunol.1502178)
