Augmentation of the contact allergen-mediated sensitization in Mdr1-/-, Mrp1-/-, Mrp5-/-, Itih5-/- and Itih5-/-/Mrp5-/- mouse models as well as in murine and human 3D skin models
Final Report Abstract
Das Ziel des Projektes war es, neue Erkenntnisse in der Pathogenese der allergischen Kontaktallergie zu erlangen bei besonderer Beachtung einer möglichen Augmentation der Sensibilisierung durch nicht oder kaum sensibilisierende Substanzen. Eine mögliche Beeinflussung durch membranäre Transporte wurden am Beispiel des MRP5 analysiert, zeigten aber keine allgemeine, sondern Substrat-spezifische Effekte z.B. bzgl. Eugenol. Eine allgemeine Beeinflussung der Kontaktsensibilisierung zeigte sich bei Untersuchungen mit Inter-α-Trypsin-Inhibitor-Heavy Chains (ITIHs). ITIHs umfassen eine Familie von Hyaluronsäure-Bindeproteinen, von denen ITIH5 kürzlich in der Haut beschrieben wurde, wo seine Expression bei entzündlichen Hauterkrankungen, wie der allergischen Kontaktdermatitis, signifikant heraufreguliert wird. Eine bekannte Funktion der ITIHs ist die enge, kovalente Bindung an Hyaluronsäure und ihre Vernetzung zu Fibrillen, denen eine Stabilisierung der extrazellulären Matrix zugesprochen wird, wohingegen im Pathomechanismus der allergischen Kontaktdermatitis der Abbau der Hyaluronsäure und somit der Zerfall der extrazellulären Matrix als wichtige Faktoren in der Entstehung der Krankheit angesehen werden. Die für andere ITIH-Proteine postulierte Bindung an Hyaluronsäure ließ sich für ITIH5 allerdings bislang nur aus seiner in silico-evaluierten Domänenstruktur ableiten. Die Untersuchungen konzentrierten sich auf die Wechselwirkung zwischen ITIH5 und Hyaluronsäure und die daraus möglichen klinischen und funktionellen Auswirkungen auf die Stabilisierung der extrazellulären Matrix sowie der Kontaktsensibilisierung. Mithilfe von neu generierten humanen dermalen ITIH5-Knockdown Fibroblasten konnte in einem in vitrobasierten Adhäsions-Assay erstmalig gezeigt werden, dass ITIH5 mit Hyaluronsäure interagiert. Darüber hinaus zeigten ein murines und humanes rekombinantes ITIH5-Protein in einem reaktive Sauerstoffspezies (ROS)-vermittelten Hyaluronsäure-Abbauassay eine stabilisierende Wirkung auf die Hyaluronsäure. Im weiteren Verlauf wurde mithilfe von neu generierten ITIH5-Knockout Transfektanden der KeratinoSens-Zelllinie die Rolle von ITIH5 in der Sensibilisierungsphase der Kontaktallergie näher untersucht. Hierbei deuteten unsere Ergebnisse auf eine protektive Rolle von ITIH5 in der Sensibilisierungsphase der Kontaktallergie hin. Zusammenfassend zeigen unsere Versuche eine funktionelle Rolle von ITIH5 in der Sensibilisierungsphase der Kontaktallergie und helfen damit die bislang noch nicht gänzlich verstandenen molekularen Mechanismen der Erkrankung besser zu verstehen. Unsere Daten zeigen dabei eine stabilisierende Wirkung von ITIH5 auf die Hyaluronsäure, was bei der Entstehung der Kontaktallergie als Schutzmechanismus angesehen werden kann. Diese neuen Erkenntnisse deuten auf ITIH5 als mögliche Zielstruktur für toxikologische Endpunktbestimmungen zu Augmentationsgeschehen hin, darüber hinaus könnten sie helfen neue kausale anti-entzündliche Therapien für die Kontaktallergie zu entwickeln.
Publications
- Inter-α-trypsin inhibitor heavy chain 5 (ITIH5) is a natural stabilizer of hyaluronan that modulates biological processes in the skin. Skin Pharmacol Physiol. 2020 Aug 14:1-9
Huth S, Huth L, Marquardt Y, Fietkau K, Dahl E, Esser PR, Martin SF, Merk HF, Baron JM
(See online at https://doi.org/10.1159/000509371)
