Immunoregulation in an experimental model of allergic asthma

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Astma är en folksjukdom i Sverige. Mellan 5-10 % av befolkningen har astma i varierande svårighetsgrad. Förekomsten av astma är dessutom stigande – mest markant ses detta hos unga individer. Astma påverkar därför livskvaliteten hos många (däribland många barn) och hos en del utvecklas en gravt invalidiserande och ibland dödlig sjukdom. Astma kännetecknas av episoder med luftvägsobstruktion i varierande grad samt en ökad retbarhet (hyperreaktivitet) i luftvägarna. Den bakomliggande orsaken till dessa symtom anses vara en kronisk inflammation i luftvägsslemhinnan. Inflammationen karaktäriseras bl.a. av invandring och aktivering av en mängd olika celler tillhörande immunförsvaret (t.ex. T lymfocyter, eosinofila granulocyter och mast celler), protein- och vätskeutträde till vävnaden ifrån blodkärlen (plasmaexsudation), ökat antal slemproducerande celler samt vävnadsskada i de ytligaste skikten av slemhinnan. Astma kan indelas i allergisk och icke allergisk astma. Den allergiska varianten är vanligast och kännetecknas av att ett allergen (t.ex. olika pollensorter, katt- eller kvalsterproteiner) har kunnat identifierats som grundorsak till den inflammatoriska reaktionen i slemhinnan. Den allergiska inflammationen i luftvägslemhinnan är ett uttryck för en överdriven och felriktad reaktion av immunförsvaret mot allergenet. Normalt skall kroppen inte utveckla en sådan reaktion mot vanliga proteiner som allergen ändå är. När en person med allergisk astma utsätts för allergenpåverkan uppkommer ofta dels en tidig (akut) luftvägsobstruktion, dels, efter några timmar, en sen luftvägsobstruktion samt ökad hyperreaktivitet. Den tidiga luftvägsobstruktionen anses bero på att allergenet binder till allergen-specifika antikroppar (IgE) på mast celler, vilket aktiverar dessa celler och en mängd proinflammatoriska och luftvägssammandragande ämnen frisätts (anafylaktisk reaktion). Den sena luftvägsobstruktionen samt hyperreaktiviteten anses vara orsakad av inflammationen i luftvägsslemhinnan. Det är oklart i vilken grad den tidiga (anafylaktiska) reaktionen bidrar till uppkomsten av inflammationen, samt vilken betydelse antikroppar (i synnerhet IgE) har. Denna avhandling baseras på studier i en djurmodell som efterliknar allergisk astma. I första (I) och andra (II) delarbetet studerades antikroppars och den tidiga (anafylaktiska) reaktionens betydelse för uppkomsten av den allergiska inflammationen. Efter sensibilisering och efterföljande aerosolexponering med allergen uppvisade genetiskt modifierade möss som saknar antikroppar lika grad av inflammation (antal eosinofila granulocyter, CD4+ T lymfocyter, makrofager samt slemproducerande celler) som normala kontrollmöss. Mössen som saknar antikroppar uppvisade dock en total avsaknad av anafylaktiska reaktioner (akut plasmaexsudation i luftvägarna samt allergisk chock). Dessa två studier indikerar därför att antikroppar, t.ex. IgE, inte är nödvändiga för uppkomsten av allergisk inflammation i luftvägarna. Dessutom visades att akuta anafylaktiska reaktioner och den allergiska inflammationen i hög grad är oberoende processer. Det är till stor del okänt varför vissa människors immunförsvar reagerar med inflammation när de exponeras för ett allergen, medan andra tolererar allergenet väl. Det har tidigare visats att vid allergisk astma utvecklas en viss population av T lymfocyter (CD4+ Th2-liknande celler) vars produktion av proinflammatoriska ämnen (cytokiner som t.ex. interleukin-4, 5, och 13) anses driva inflammationen. Många olika faktorer har sannolikt betydelse för utvecklingen av dessa sjukdomsalstrande T lymfocyter. I delarbete III undersöktes om lymfoida celler tillhörande det naturliga immunförsvaret har betydelse för allergisk sensibilisering och utveckling av T lymfocyter som orsakar inflammation i luftvägarna. Genom att utvärdera det immunologiska och inflammatoriska svaret efter sensibilisering och efterföljande aerosolexponering med allergen hos möss, som selektivt saknar olika cellpopulationer, kunde dessa olika cellers roll i detta skeende bedömmas. I delarbete III visades således att naturliga mördar-celler (NK celler) är kritiska för sensibilisering och utveckling av allergisk luftvägsinflammation. I möss som saknar dessa celler var nämligen det allergiska svaret kraftigt hämmat (minskad invandring av eosinofila granulocyter och CD3+ T celler till lungorna, sänkta nivåer av allergen-specifika antikroppar av IgE- och IgG2a-typ i blodet samt reducerade cytokinnivåer i sköljvätska från luftvägarna och i mjälten). Däremot verkar andra speciella celltyper tillhörande det naturliga immunförsvaret (NK1.1+ T celler och gd T celler) ej ha någon större betydelse för uppkomsten av allergisk inflammation i luftvägarna hos möss. Proinflammatoriska cytokiner har en viktig roll för uppkomsten av allergisk inflammation. Ett flertal både kliniska och experimentella studier har tidigare genomförts där en enskild cytokin har blockerats i hopp om att minska inflammationen och därmed minska de allergiska symtomen. I delarbete IV redovisas en studie där en sådan proinflammatorisk cytokin blockerades i allergiska möss. Cytokinen som blockerades, "macrophage migration inhibitory factor" (MIF) har tillskrivits en viktig roll för allehanda inflammationer, även sådana som inte kan behandlas med steroider. I delarbete IV kunde dock inte någon betydelse för MIF vid allergisk eller bakterie-toxin orsakad inflammation i luftvägarna påvisas. Sammanfattningsvis indikerar detta avhandlingsarbete att NK celler har en kritisk roll för sensibilisering och utveckling av allergisk inflammation i luftvägarna, medan antikroppar, t.ex. IgE, inte är avgörande för uppkomsten av denna inflammation.