1. Dezember 2013  

Pollen verändern nicht die physikalische sondern die immunologische Barriere der Lungenschleimhaut  

Die Schleimhaut der Lunge formt eine Barriere für Schadstoffe, die wir einatmen. Diese Barriere besteht aus unterschiedlichen Komponenten. Zunächst formen die Zellen der Schleimhaut eine mechanische Barriere. Untereinander sind sie durch Verankerungsmoleküle verbunden. Eine chemische Barriere wird durch Substanzen, die auf die Oberfläche der Zellen abgeben werden, aufrecht erhalten. Als die immunologische Barriere bezeichnet man eine Reihe von Botenstoffen, die von den Schleimhautzellen produziert werden, dabei aber nicht nur an die Oberfläche sondern auch an unter der Haut liegenden Zellen des Immunsystems wirken. Durch diese immunologische Barriere werden Entzündungsreaktionen vermittelt und reguliert.

 

In einem Kooperationsprojekt des Forschungsbereiches A mit der Universität von Southampton, Grossbritannien, konnten wir herausarbeiten, dass Graspollen zwar die mechanische Barriere von Lungenschleimhautzellen unbeeinflusst lassen wohl aber die immunologische Barriere verändern. Diese Untersuchungen wurden an einem in vitro Hautmodel mit primären, humanen Epithelzellen durchgeführt. Hier konnten histologische Untersuchungen zeigen, dass die Verankerungsmoleküle, sprich die Tight junctions der Schleimhautzellen, nicht verändert sind, wenn die künstliche Schleimhaut mit Pollen in Kontakt kommt. Botenstoffe, die von den Epithelzellen freigesetzt werden, wurden jedoch durch Pollenkontakt stark verändert. Durch Pollen wurde sowohl der Transport von Botenstoffen nach aussen als auch nach innen verändert. Dies ist ein klares Signal dafür, dass Pollen selbst Veränderungen an der Schleimhaut vornehmen können und Entzündungsprozesse ein leiten können. Dieser Befund ist gerade deswegen so brisant, weil die Effekte unabhängig von dem Allergen ablaufen und somit durchaus auch bei Nicht-Allergischen Individuen auftreten können. Somit stellt dieses Ergebnis einen weiteren Mosaikstein dar in dem grossen Bild der Effekte von Pollen auf das menschliche Individuum. 

 
1. November 2013  

Umwelt, Allergene und Exposition Toxizität von Partikeln in der Raumluft von Grundschulen   

Eine Münchner Forschungs-Arbeitsgemeinschaft PAMINA (Particle Monitoring in ambient and Indoor Air, Partikelüberwachung in Umgebungs- und Raumluft) bestehend aus Mitarbeitern der Technische Universität München, der LUM (Ludwig-Maximilians- Universität München) und dem Bayerischen Gesundheitsministerium, untersuchte mit Unterstützung von CK-CARE (Forschungsbereich A) die Luftqualität an bayerischen Schulen.

 

Aus früheren Untersuchungen war bekannt, dass die Raumluft in Schulen grosse Mengen an Grob- und Feinstaub enthält, letzterer wird wissenschaftlich «Particulate Matter» (partikuläre Substanzen) genannt und hat einen Durchmesser von <10µm (PM10). Die durchschnittlichen PM10-Werte lagen bei ungefähr 120µg/m3 mit Spitzenwerten von bis zu 450µg/m3, während die gesetzlich vorgeschriebenen Werte im Freien 50µg/m3 nicht überschreiten dürfen. Durch die Forschungszusammenarbeit sollte die Frage beantwortet werden, ob PM10 im Schulzimmer weniger toxisch sind als PM10 im Freien. 

Herr Prof. Jeroen Buters, Herr Dr. Sebastian Öder und ihre Kollegen der LRZ TU München, nahmen zu diesem Zweck einen Monat lang Raumluftproben in allen Klassenräumen an mehreren Schulen während der Unterrichtszeit. Dies gestaltete sich gar nicht so einfach, da die Geräte zwar geräuschreduziert waren, die Konzentration der Kinder und ihre Lehrer aber trotzdem beeinträchtigten. 

Die Teilchenzusammensetzung in der Raumluft unterschied sich insofern von der Zusammensetzung im Freien, als dass die Raumluft mehr Silikate (Sand) und organisches Material (wahrscheinlich menschliche Haut) enthielt. Die klassische Toxikologie hat eine begrenzte Toxizität für die Raumluftteilchen nachgewiesen. Bei genomweiten Screeninguntersuchungen von immortalisierten menschlichen Lungenzellen, die Raumluft- bzw. Umgebungsluftteilchen ausgesetzt worden waren, wurden jedoch klare Unterschiede festgestellt. Die Raumluft besass, im Vergleich zur Umgebungsluft, selbst auf Basis des gleichen Gewichts, eine grössere Aktivität in Bezug auf Veränderungen an SERPIN B2, einem an der Blutgerinnung beteiligten Gen. Sie aktivierte mehr Entzündungsmarker (CCl20, CXCL6, IL-6, usw.) und besass darüber hinaus eine grössere Aktivität im Hinblick auf Veränderungen an Enzymen (CYP1A1, CYP1B1). Diese Befunde auf genetischer Basis wurden durch andere Methoden bestätigt: Raumluft-PM10 verstärkten die menschliche Blutgerinnung, die mit LPS (Lipopolysacchariden als Marker für Bakterien)-korrelierten Entzündungsmarker und bestimmte organische Verbindungen in der Raumluft (aber auch im Freien) zeigten nur eine Korrelation mit den Xenobiotikaver-stoffwechselnden Enzymen. Etwas überraschend enthielt die Schulzimmerluft die Allergene von Katzen, Hunden und Mäusen, aber weder von der Hausstaubmilbe, dem europaweit wichtigsten Allergen in der Luft, noch von Küchen- schaben. Die gemessenen Spiegel waren ausreichend hoch, um humane basophile Zellen bei Menschen mit Katzenallergie zu aktivieren. 

Mit den verwendeten Systemen konnten auf diese Weise vier Effekte für Schulzimmerluftpartikel nachgewiesen werden: Blutgerinnung, Entzündung, Veränderungen des Xenobiotika- Stoffwechsels und Allergieaktivierung. All diese Effekte traten nicht auf, wenn die gleiche Menge von PM10 aus dem Freien untersucht wurde, die vor den Schulen gesammelt wurde. Bedenkt man, dass die Spiegel von Raumluft-PM10 6-mal höher sind als PM10 im Freien, wäre die Situation bei Zugrundelegen des gleichen eingeatmeten Luftvolumens noch stärker ausgeprägt. 

Für unsere Befunde muss nun noch bestätigt werden, ob die beobachteten Wirkungen bei Schulkindern tatsächlich auftreten. Bis dahin scheint das Lüften der Klassenzimmer mit Luft aus dem Freien eine sinnvolle Option darzustellen. 

Dr. Sebastian Öder und Prof. Dr. Jeroen Buters

 
1. Oktober 2013  

Fortbildungskongress Davos

Zum 29. Mal fand vom 11. bis 14. September 2013 der Kongress «Fortschritte der Allergologie, Dermatologie, Pneumologie und Immunologie» in Davos statt, der von der Haut- und Allergie Klinik am Biederstein der Technischen Universität München, zusammen mit CK-CARE organisiert wurde. In 18 Plenarvorträgen beleuchteten international anerkannte Experten wichtige Entwicklungen aus unterschiedlichen Bereichen der Allergologie – von Heuschnupfen, Asthma, allergischen Hauterkrankungen, Nahrungsmittelallergien bis hin zu entzündlichen Erkrankungen und seelischen Befindensstörungen bei Allergien.

 

Die Tagung begann jeden Morgen mit Fall-Vorstellungen ausgewählter Krankheitsbildermit Diskussion. Am Nachmittag verteilten sich die über 220 Teilnehmer auf kleinere Gruppen zu interaktiven Seminaren und Workshops mit praktischen Übungen. Wichtigste Themen beinhalteten die «Behandlung von schwerem Asthma», «Allergen-spezifische Immuntherapie», «Neue Therapien» sowie «Kinderdermatologie» und «Juckreiz». Ein spezielles Seminar galt der «Notfall-Medizin», wo die aktuellen Therapiemassnahmen bei der lebensbedrohlichen Anaphylaxie vorgestellt und geübt werden konnten. Ferner wurden «Akupunktur bei allergischen Erkrankungen» und «Ernährungstherapie» angeboten. Den Festvortrag hielt Herr Professor Tilo Biedermann aus Tübingen zum Thema «Kontakte und Konsequenzen – wie es uns unter die Haut geht!»

Ein weiteres Highlight war die Feier des 20-jährigen Bestehens der Kanert-Stiftung mit Verleihung des Kanert-Preises für Allergieforschung, der an Herrn Professor Stephan Weidinger aus Kiel für ein Projekt zu epigenetischen Untersuchungen bei eineiigen Zwillingen mit atopischem Ekzem ging. 

In seiner Eröffnungsansprache wies Herr Professor Johannes Ring aus München auf die Schwierigkeiten hin, die durch eine mögliche Schliessung der Hochgebirgsklinik aus wirtschaftlichen Gründen auf viele Patienten und Mitarbeiter zukommen würde. In den vergangenen Jahrzehnten haben tausende von Patienten dort Linderung, richtungsweisende Verbesserung ihrer chronischen Krankheit oder Heilung gefunden. 

 
16. September 2013  

Teamtreffen 2013

Im Vorfeld des 29. Fortbildungs-Kongresses «Fortschritte der Allergologie, Dermatologie, Pneumologie und Immunologie» haben sich die Leitenden und Mitarbeitenden aller CK-CARE-Forschungsbereiche zum jährlichen Teamtreffen versammelt. Eingeladen zum wissenschaftlichen Austausch wurden zudem die Teilnehmenden der Austauschprogramme und die Verantwortlichen der Kooperationsprojekte (u.a. Frau PD Dr. Stéphanie Christen-Zäch, Lausanne, und Herr Pingel Keuth, Aachen). 

Alle Forschungsbereiche präsentierten mittels Poster und Referaten den aktuellen Stand der Arbeiten. Dies ermöglichte einen sehr fundierten Einblick in die Projekte und vor allem einen sehr lebendigen Austausch zwischen den Bereichen. Zahlreiche Kooperationsmöglichkeiten wurden identifiziert und werden nun in die Tat umgesetzt. Das Ziel des Teamtreffens, weiteren Mehrwert durch Zusammenarbeit der Forschungsbereiche zu schaffen, wurde damit erreicht. 

 
1. August 2013  

Was passiert beim atopischen Ekzem in der Haut und im Blut? 

Um die bestehende gute Kooperation zwischen den Forschungsbereichen von CK-CARE noch weiter zu stärken wurde im Sommer 2013 erstmals ein eigenständiges «Zentralprojekt» ins Leben gerufen, an dem alle Forschungsbereiche unterschiedlich stark beteiligt sind. Aus verschiedenen Anträgen wurde von den wissenschaftlichen Beratern des Verwaltungsrates das Projekt «Mikrobiom der Haut und Transkriptom-Analyse von Lymphozyten zur Untersuchung verschiedener Subpopulationen von Patienten mit atopischem Ekzem (Neurodermitis)» ausgewählt. Das Projekt wird gemeinsam von den wissenschaftlichen Direktoren geleitet (Herr Prof. Dr. Johannes Ring, Herr Prof. Dr. Cezmi Akdis, Herr Prof. Dr. Roger Lauener, Frau Prof. Dr. Claudia Traidl-Hoffmann).  

 

Dabei sollen unterschiedliche Phänotypen (Erscheinungsformen) der Neurodermitis genau klinisch charakterisiert und dann im Hinblick auf die Vielfalt der Oberflächenkeime auf der Haut (kutanes Mikrobiom) untersucht werden. Ferner sollen zu bestimmten Zeitpunkten Lymphozyten der Patienten aus Blut und Haut gewonnen werden; diese werden in der Zellkultur angezüchtet und als einzelne Lymphozyten-Familien (Klone) der Forschung zugänglich gemacht. In diesen Zellen wird dann die Aktivierung von Genen durch Analyse der Genexpression des gesamten Genoms und Messung der aktivierten RNA-Anteile untersucht. So lässt sich feststellen, welche Gene im Verlauf einer atopischen Entzündung herauf oder herunter reguliert werden. Dies wird ganz neue Informationen über beteiligte Botenstoffe oder Oberflächenstrukturen im Entzündungsprozess der Neurodermitis geben. 

Von den unterschiedlichen Erscheinungsformen wird vor allem die sogenannte extrinsische Form der Neurodermitis (bei der sich Hinweise für IgE-Antikörper und spezifische IgE-Sensibilisierungen finden) im Vergleich zu der «intrinsischen» Variante untersucht, die ohne Nachweis von IgE-Beteiligung ein ähnliches klinisches Krankheitsbild bietet. Die Untersuchungen werden durch Vergleiche mit gesunden Kontrollpersonen ergänzt. 

Die klinischen Untersuchungen finden überwiegend bei Erwachsenen an der Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie am Biederstein der TU München (Herr Prof. Johannes Ring, Herr PD Dr. Kilian Eyerich) sowie in der Abteilung Dermatologie und Allergologie der Hochgebirgsklinik Davos (Herr Dr. med. Matthias Möhrenschlager) statt. Die Zellkulturen zur Untersuchung der Transkriptoms werden in Zusammenarbeit von ZAUM– Zentrum Allergie und Umwelt der TU München (Frau Prof. Claudia Traidl-Hoffmann) und dem Schweizerischen Institut für Allergie und Asthmaforschung SIAF (Herr Prof. Cezmi Akdis) durchgeführt. 

Die Mikrobiom-Untersuchungen der kutanen Mikroflora werden im ZAUM– Zentrum Allergie und Umwelt in Zusammenarbeit mit dem Wissenschaftszentrum Weihenstephan der TU München durchgeführt. Neben Blutproben werden auch Gewebeproben aus befallenen und unbefallenen Hautarealen entnommen. Diese Analysen werden im Moment nur bei Erwachsenen durchgeführt. Eine Einbindung der Kinderklinik des Kantonspitals St. Gallen (Herr Prof. Roger Lauener) ist in Vorbereitung. Es sind hochinteressante Ergebnisse zur besseren Charakterisierung unterschiedlicher Verlaufsformen der Neurodermitis zu erwarten, aus denen sich möglicherweise auch neue praktische Überlegungen zu Diagnostik und Therapie ableiten lassen. 

 
15. Juli 2013  

Der Einfluss von Ozon auf Ambrosia artemisiifolia Pollen

Ambrosia artemisiifolia (Beifussambrosie), ein invasiver Neophyt aus Nordamerika, breitet sich zunehmend in Europa aus. Diese einjährige Pflanze produziert bis zu einer Milliarde Pollen mit einem sehr hohen allergenen Potential. Forschungen der letzten Jahre konnten zeigen, dass der Klimawandel und die Umweltverschmutzung einen Einfluss auf das Wachstum und die Blühzeit von Pflanzen haben. 
Troposphärisches Ozon zählt zu den klimarelevanten Umweltgasen und bedeutet eine direkte Gesundheitsgefährdung für den Menschen.

 

In einem Kooperationsprojekt des Helmholzzentrum München zusammen mit dem Forschungsbereich wurde in einem kontrollierten Klimakammer-Experiment analysiert, ob Ozon auch in der Pflanze Stress induzieren kann und ob das wiederum die Expression der Allergene beeinflusst. Ambrosia Pflanzen wurden mit definierten Konzentrationen von Ozon (40 ppb Ozon = Kontrolle (ambient); 80 ppb Ozon = erhöht) begast und deren Pollen miteinander verglichen. Hier zeigte sich, dass eine Erhöhung des Ozons auf das doppelt Ambiente zu einer Veränderung der Pollenzellwand (weniger Wachs und mehr Pektin) führte. Die Transkriptomanalyse mittels 454-Sequenzierung spiegelte diese Ergebnisse wider. Hier konnte auch ein Anstieg von sogenannten Stressgenen (z.B. Monodehydroascorbat Reduktase) unter erhöhtem Ozon gezeigt werden. Ebenso kam es Ozonabhängig zu einem isoformspezifischen Anstieg von Ambrosia Allergentranskripten. 

Des Weiteren wurden Homologe zu verschieden anderen Pflanzenallergenen, wie z.B. Sal k 1 (Pektinmethylesterase) und Sal k 2 (Protein Kinase) aufgezeigt, die unter Ozoneinfluss erhöhte Transkriptmengen aufwiesen. Solche Homologe könnten möglicherweise auch einen allergenen Einfluss in Ambrosia haben, da diese Proteine bislang unbekannte Ambrosia Allergene darstellen könnten. Auf Proteinebene (ELISA Analysen) zeigte das Hauptallergen Amb a 1 allerdings keinen signifikanten Unterschied zwischen Ozon-behandelten und Kontroll-Pollen. Ein geändertes allergenes Potential kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, da zum einen bereits in verschiedenen Pflanzenspezies ein erhöhtes allergenes Potential nachgewiesen wurde, auch ohne dass eine erhöhte Allergenmenge vorlag. Zum anderen hängt die Allergenität des Pollens nicht nur vom Allergen allein ab. Vielmehr spielen hier auch klein-molekulare, nicht-allergene Substanzen eine Rolle. Ob Ozon auf diese Substanzen einen Einfluss hat, wird derzeit in einem weiteren CK-CARE Projekt analysiert. 

 

 
1. Juli 2013  

Klimawandel und Wohlstand – Schlechte Aussichten für Allergiker

Allergieforscher aus der ganzen Welt, die sich vom 16. bis 19. Juni 2013 zum Global Allergy Forum in Davos trafen, mahnen, dass der Klimawandel mit all seinen Facetten insbesondere allergische Patienten treffen wird. 

Die einhellige Meinung der 40 Spitzenforscher sagt, dass die Epidemie Allergie nach dem heutigen Stand der Forschung weiter angefeuert wird. Die Wissenschaftler nennen hier mehrere Gründe für ihre Aussage: Durch die Temperaturerhöhung werden zum einen neue, allergiefördernde Pflanzen auftreten – wie z.B. Ambrosia, zum anderen werden auch die Blühphasen der Bäume und somit auch der Pollenflug verlängert. Symptome werden verstärkt und in ihrem jahreszeitlichen Auftreten verlängert. Prognose – Heuschupfen während des ganzen Jahres! Hinzu kommt, dass besonders wirtschaftlich hochentwickelte Kulturen unter der Epidemie Allergie leiden. Hier werden Gründe wie Umweltbelastung, Ernährung und vermehrte Hygiene als Hauptgründe benannt. Besorgniserregend ist die Entwicklung allergischer Erkrankungen in sich entwickelnden Ländern – die Allergieforscher sagen eine Zunahme der Allergien voraus, die im Vergleich zu Europa im Zeitraffer erfolgen wird. 

 

 

AGENDA

12. März 2020, Davos Wolfgang, Medizinicampus
25. Juni 2020, Ittingen, Kartause Ittingen
19. November 2020, Thalwil, Hotel Sedartis
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