title: Influence of helminth infection on allergic sensitization and the IgE repertoire in a murine modell of allergic asthma
title: Einfluss einer Helminthen-Infektion auf die allergische Sensibilisierung und das IgE-Repertoire im murinen Asthma-Modell
Creators: name: Liebetruth, Michael
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: helminth infection
Helminthen-Infektion
Medical sciences, Medicine
Medizin, Gesundheit
ige-repertoire
Bronchialasthma
Immunglobulin E , Eingeweidewürmer
asthma bronchiale
allergic asthma
litomosoides sigmodontis
Litomosoides sigmodontis, IgE-repertoire

description: Twenty years ago the hygiene
      hypothesis was introduced identifying pathogenic helminths as
      potential protectors against allergic disease. Epidemiologic
      studies showed an inverse relationship between helminth
      infection and the prevalence of allergic disease such as
      allergic bronchial asthma. During the last few years the
      intention was to identify key players responsible for
      immunomodulation and antiallergic potential during helminth
      infection. The immune response induced by chronic helminth
      infection has been proposed as alternative TH2-response which
      is characterized by high systemic levels of IgE antibodies
      yet without pathology and symptoms (Yazdanbakhsh et al.,
      2002). This “helminth paradoxon” (Smits et al., 2010) remains
      to be solved. Especially the role of IgE is uncertain. For
      this reason BALB/c mice were infected with L3 larvae of the
      nematode L.sigmodontis by bite of the natural vector O.
      barcoti. The phenotype of infected mice was then being
      investigated in a well established model of acute allergic
      airway inflammation. The first question was whether infection
      with L. sigmodontis would protect against allergic asthma.
      Secondly the effect of infection on the process of allergic
      sensitization and the character of the IgE repertoire was to
      be determined. This study is the first to describe the IgE
      repertoire of helminth infected animals in a murine model of
      allergic asthma. For this reason splenic RNA was extracted,
      transcribed and amplified using RT-PCR for a defined area of
      murine IgE including the variable region of the H-chain. The
      amplification product was further ligated into a plasmid
      which was transferred to fully competent E. coli cells and
      being cloned later on. The monoclonal IgE amplificats were
      sequenced by a commercial provider and analyzed by an
      established algorithm. Furthermore serum antibody levels were
      measured by means of ELISA, splenic b cells were counted and
      characterized by means of FACS and allergic influx of
      eosinophils was measured by automatic cell counting and
      microscopic differentiation of BALF. Non-infected animals
      showed a strong influx of eosinophils indicating allergic
      airway inflammation. L. sigmodontis infection however – as
      predicted by the hygiene hypothesis – protected against
      airway inflammation. These animals showed a much stronger TH2
      response than non-infected OVA-sensitized animals. The immune
      response to OVA was overshadowed by helminth infection. The
      IgE repertoire of infected animals differed with respect to
      CDR-H3 composition, longer CDR-H3, enhanced use of extended
      CDR-H3 base structures and higher variability. There were
      also higher rates of somatic mutation and signs of antigen
      selection indicating an oligoclonal immune response driven by
      classic affinity maturation. One can conclude that an
      infection with L. sigmodontis protected against allergic
      asthma in this specific mouse model influencing the IgE
      repertoire in structure and function. The results support the
      “IgE blocking hypothesis” which postulates that helminth
      specific IgE antibodies act as competitor for FcɛR1 with
      allergen specific IgE thereby prohibiting effector cell
      degranulation.
description: Die Hygiene-Hypothese
      identifizierte vor über 20 Jahren u. a. humanpathogene
      Helminthen als möglichen Schutzfaktor gegenüber dem Auftreten
      allergischer Erkrankungen. Viele epidemiologische Studien
      zeigten eine inverse Korrelation zwischen dem Vorhandensein
      einer Helminthen-Infektion und der Prävalenz allergischer
      Erkrankungen, wie z. B. Asthma bronchiale. In den letzten
      Jahren wurden zunehmend Mausmodelle eingesetzt, um wichtige
      Faktoren, die für das antiallergische und immunmodulatorische
      Potential von Helminthen verantwortlich sind, zu
      identifizieren. Die durch eine chronische
      Helminthen-Infektion induzierte Immunantwort wird auch als
      alternative TH2-Antwort bezeichnet (Yazdanbakhsh et al.,
      2002). Meist liegt – ähnlich wie bei allergischen
      Erkrankungen - eine starke TH2-Antwort mit hohen systemischen
      IgE-Konzentrationen vor, jedoch fehlt jegliche Pathologie und
      Symptomatik. Dieses „Helminthen-Paradoxon“ (Smits et al.,
      2010) und insbesondere die Rolle der IgE-Antikörper-Antwort
      gilt es zu entschlüsseln. Hierfür wurden BALB/c-Mäuse mit L.
      sigmodontis über den Biss des natürlichen Vektors - der
      Tropischen Rattenmilbe (O. bacoti) - infiziert. Der Phänotyp
      der Mäuse wurde anschließend in einem etablierten Modell der
      akuten allergischen Atemwegsentzündung untersucht und mit
      nicht infizierten Mäusen verglichen. Fraglich war, ob die
      Wurm-Infektion im verwendeten Modell vor Asthma schützen
      würde und welche Auswirkungen sie auf den Prozess der
      allergischen Sensibilisierung und den Charakter des
      IgE-Antikörper-Repertoires haben würde. Die vorliegende
      Arbeit charakterisiert erstmals das IgE-Repertoire von
      Helminthen-infizierten Tieren in einem murinen Asthmamodell.
      Hierfür wurde splenische RNA extrahiert, umgeschrieben und
      mit einer RT-PCR amplifiziert. Das Produkt wurde in ein
      Plasmid ligiert, welches wiederum in kompetente E.
      coli-Zellen transferiert und kloniert wurde. Das monoklonale
      DNA-Amplifikat, das für die variable Region der schweren
      Kette des IgE-Moleküls kodierte, wurde von einem
      kommerziellen Anbieter sequenziert und anschließend durch
      einen etablierten Algorithmus analysiert. Zudem wurden
      Antikörper-Serumkonzentrationen mittels ELISA bestimmt,
      splenische B-Zellen mittels Durchflusszytometrie
      differenziert und als Indikator der allergischen
      Atemwegsentzündung der Influx eosinophiler Granulozyten in
      die Lunge mittels maschineller und mikroskopischer
      Zelldifferenzierung. gemessen. Während nicht infizierte Tiere
      einen starken Influx an eosinophilen Granulozyten in die
      Lunge zeigten, waren L. sigmodontis-infizierte Tiere - analog
      zu der erweiterten Hygiene-Hypothese - vor allergischer
      Atemwegsentzündung geschützt. Sie zeigten eine robuste
      TH2-wendige Immunantwort, viel stärker als bei nicht
      infizierten OVA-sensibilisierten Tieren. Die Immunantwort auf
      OVA wurde von der Helminthen-Infektion moduliert. Das
      IgE-Repertoire unterschied sich von dem Repertoire nicht
      infizierter Tiere in der CDR-H3-Komposition, durch längere
      CDR-H3, vermehrte Nutzung von gestreckten
      CDR-H3-Basisstrukturen und durch höhere Variabilität. Es
      konnten erhöhte somatische Mutationsraten und Anzeichen für
      Antigenselektion nachgewiesen werden. Dies spricht für eine
      oligoklonale Immunantwort, hervorgerufen durch klassische
      Affinitätsreifung. Es zeigt sich demnach, dass eine Infektion
      mit L. sigmodontis in dem hier genutzten Mausmodell vor
      Asthma bronchiale schützt und das IgE-Repertoire in Struktur
      und Funktion beeinflusst. Die Ergebnisse sind kompatibel mit
      der „IgE-Blocking-Hypothese“, welche postuliert, dass
      Helminthen-spezifische IgE-Antikörper durch Kreuz-Reaktion
      mit Allergen-spezifischem IgE oder Kompetition um den FcɛR1
      eine Effektorzell-Degranulation verhindern.