Untersuchung unterschiedlicher Formen von Interleukin 33 in Hautentzündungsmodellen

Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Analyse des Zytokins IL-33 in der Hautentzündung und den funktionalen Auswirkungen der Überexpression der beiden IL-33-Formen: mflIL-33 (murines full length IL-33) und mmIL-33 (murin mature (verkürzt, reif) IL-33) in basalen Keratinozyten der Maus. Für diese Untersuchungen wurden zwei transgene Mauslinien generiert, die jeweils eine der beiden IL-33-Varianten unter dem K-14-Promoter hautspezifisch überexprimieren. Es konnte gezeigt werden, dass die Überexpression von mmIL-33 in Gegensatz zu mflIL-33 zu einer spontanen Hautentzündung führt. K14-mmIL-33-Maus entwickelte makroskopisch sichtbare massive entzündliche Hautveränderungen, wie gerötete Hautpartien mit starker Krustenbildung und blutigen Läsionen. In histologischen Untersuchungen konnte die Mastzell-Infiltration der Epidermis und Dermis, Zunahme der Dicke der beiden Hautschichten, Hyperkeratosen und abschnittsweise eine schwere Hyperplasie und Fibrose detektiert werden. Auf mRNA Ebene konnte gezeigt werden, dass die Induktion von mmIL-33 in der Haut die Produktion verschiedener proinflammatorischen Zytokine und Chemokine hoch regulierte, was zu Entzündungsprozessen in der Haut beitragen kann. Die Untersuchungen des zweiten Mausmodells (K14-mflIL-33-Maus) ergaben vorerst keine sichtbaren Auswirkungen der flIL-33-Überexpression in der Haut. Mittels verschiedenen Entzündungs-Modellen der Haut wie IL-23-Injektion, Imiquimod induzierte Dermatitis und mechanische Zerstörung der Hautbarrierefunktion wurde untersucht, ob der Hautphänotyp in transgenen Mäusen von der Stärke der IL-33 Expression abhängig ist. Keines der erwähnten tierexperimentellen Entzündungs-Modellen hat zur Veränderung des Hautphänotyps der K14-mflIL-33-Maus geführt. Es ist bekannt, dass ionisierende Strahlung die Induktion der Expression und Sezernierung von Zytokinen und Wachstumsfaktoren in der Haut fördert. Außerdem löst die Bestrahlung Apoptose und Nekrose in den betroffenen Hautpartien aus. In einem weiteren Abschnitt dieser Arbeit sollte untersucht werden, wie ionisierende Strahlung auf die Produktion und Freisetzung von IL-33 in murinen Keratinozyten wirkt. Mit Hilfe der murinen Keratinozytenzelllinie PDV, die mit dem K14-mflIL-33-Plasmid transfiziert und anschließend bestrahlt wurde, konnten die strahleninduzierten Veränderungen hinsichtlich der mflIL-33-Produktion und Freisetzung detektiert werden. Nach Bestrahlung wurde die Verringerung von IL-33 im Zellpellet und Erhöhung im Zellkulturüberstand der mit K14-mflIL-33-Plasmid transferierten PDVs im Vergleich zu nicht bestrahlten Zellen beobachtet. Für die weitere Untersuchungen in vivo wurden Wildtyp- und K14-mflIL-33-Mäuse verwendet. Es konnte gezeigt werden, dass in Folge einer Bestrahlung K14-mflIL-33-Mäuse eine verstärkte Bildung von Erythem, Ödem und Entzündung der Epidermis aufwiesen, was mit einer vermehrten Freisetzung des Zytokins IL-33 einherging. Zusammenfassend zeigen die durchgeführten Untersuchungen, dass das Zytokin IL-33 in seiner verkürzten Form (mmIL-33) eine sehr starke pro-inflammatorische Wirkung in der Haut hat, während die Wirkungsweise der kompletten IL-33-Form (mflIL-33) durch intrazelluläre Funktionen begrenzt ist. Weiterhin demonstriert die vorliegende Arbeit eine wichtige Rolle des Zytokins als „Alarmin“. Es konnte gezeigt werden, dass mflIL-33 bestrahlungsinduzierte Hautveränderungen in dem K14-mflIL-33-Mausmodel verschlimmert indem es bei der massiver Gewebezerstörung die Zelle verlässt und das Immunsystem in Allarmbereitschaft versetzt