Pathogenetische Untersuchungen zur Ausbildung unterschiedlicher Phänotypen und zur Vermehrung humaner Mastzellen bei Wundheilung und Urtikaria
Creators: name: Hermes, Barbara
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin, Medizinische Fakultät - Universitätsklinikum Charité
Year: 2001
Subjects: subject: Fibrosierung
subject: Chymase
subject: Tryptase
subject: Mastzellwachstumsfaktoren
subject: fibrosis
subject: chymase
subject: tryptase
subject: mast cell growth factors
subject: 610 Medizin
subject: 33 Medizin
subject: XG 4300

description: Bei der Wundheilung und fibrosierenden Prozessen sowie bei der Urtikaria ist eine Mastzellvermehrung bekannt. Mastzellen (MZ) üben bei der Urtikaria eine Schlüsselfunktion aus und scheinen auch zum Bindegewebsumbau beizutragen. In humanem Narbengewebe (5-369 Tage alt) wurden MZ-Zahlen und MZ-Subpopulationen mittels Enzym- und Immunhistochemie im Vergleich zu normaler Haut untersucht. Außerdem wurden in Gewebsextrakten Aktivität und mRNA-Expression der MZ-Proteasen und in vitro ihre mitogene Wirkung auf Fibroblasten und Keratinozyten bestimmt. Zur Klärung von Mechanismen, die zur MZ-Vermehrung beitragen könnten, analysierten wir die Expression von MZ-Chemoattraktoren und MZ-Wachstumsfaktoren sowie ihrer Rezeptoren in humanem Narbengewebe (a), läsionaler und nicht-läsionaler Urtikariahaut (b) und in normaler Haut (c): SCF, c-Kit, NGF-R TrkA, NGF-R p75, GM-CSF, GM-CSF-R (a, b, c); NGF, TGF-(, TGF-(-R I, TGF-(-R II (a,c) mittels Immunhistochemie (a, b, c) und RT-PCR (a, c). Zusätzlich wurde die Expression der proentzündlichen Zytokine IL-3, -8, TNF-( untersucht (b, c). Tryptase und Chymase enthaltende MZ waren in Narben gegenüber normaler Haut signifikant vermindert ebenso wie Chymaseaktivität und -mRNA-Expression in Narbengewebsextrakten. Die Anzahl Tryptase-haltiger MZ war unverändert, obwohl Tryptaseaktivität und -mRNA in Narben vermehrt waren. Beide Proteasen erhöhten in vitro die mitogene Antwort von Fibroblasten, jedoch nicht von Keratinozyten. c-Kit+-MZ fanden sich in der mittleren und tiefen Dermis von Narben signifikant vermehrt. SCF, TGF-(, TGF-(-R I und II, NGF-R p75 und TrkA zeigten sich sowohl immunhistochemisch als auch in der RT-PCR in Narbengewebe hochreguliert im Vergleich zu normaler Haut, wohingegen NGF, GM-CSF und GM-CSF-R nur schwach exprimiert waren ohne Unterschied zwischen beiden Geweben. Mittels FACS-Analyse wurde erstmalig die Expression von TGF-(-R I und II auf isolierten Haut-MZ nachgewiesen. Im Gegensatz zu diesen Befunden waren in Urtikariagewebe SCF- und NGF-R p75-exprimierende Zellen vermindert im Vergleich zu normaler Haut. Die Zahl von c-Kit+-, NGF-R TrkA+-, GM-CSF+- und GM-CSF-R+ -Zellen zeigte sich unverändert. Hingegen war die Expression von IL-3 und TNF-( auf Endothelzellen in läsionaler und nicht-läsionaler Urtikariahaut signifikant hochreguliert. Die dargestellten Ergebnisse mit signifikanter Verminderung von Chymase- und Tryptase-haltigen MZ in humanem kutanen Narbengewebe sprechen für MZ-Degranulation nach Trauma. Nachfolgend findet sich in Narbengewebe eine Chymase--, Avidin--, Tryptase+-, c-Kit+-MZ-Subpopulation, am ehesten Folge einer Einwanderung und Proliferation von unreifen MZ oder MZ-Vorläufern, die von den vermehrt exprimierten Wachstumsfaktoren SCF und TGF-(, eventuell auch von NGF über seine vermehrt exprimierten Rezeptoren, induziert werden könnten. Neben NGF und TGF-( scheint auch SCF eine Rolle bei der Wundheilung zu spielen. Bei entzündlichen Hautkrankheiten unterschiedlicher Prägung wie Wundheilung und Urtikaria liegen offenbar verschiedenartige Regulationsmuster der MZ-Proliferation und -Differenzierung vor. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass bei Trauma Feedbackmechanismen über Wachstumsfaktoren wie SCF, TGF-( und NGF und ihre Rezeptoren auf MZ ablaufen, bei der Urtikaria unter Mitberücksichtigung bereits bekannter Daten aus der Literatur vorzugsweise über eine Interaktion von Mast- und Endothelzellen.
description: In wound healing and fibrosing processes as well as in urticaria an increase of mast cells (MC) has been observed. MC are key-players in urticaria, and might also contribute to tissue repair. In human cutaneous scar tissue (5-369 days old) and normal skin MC dynamics and MC subtypes were analysed by enzyme- and immunohistochemistry. Moreover, the activity of the MC proteases in extracts of both tissues and their in vitro effect on the mitogenesis of fibroblasts and keratinocytes were assessed. To elucidate mechanisms involved in mast cell accumulation, expression of MC chemotaxins, MC growth factors and their receptors was evaluated comparing cutaneous scar tissue (a), lesional and non-lesional skin of urticaria (b) and normal skin (c): SCF, c-Kit, NGF-R TrkA, NGF-R p75, GM-CSF, GM-CSF-R (a, b, c); NGF, TGF-(, TGF-(-R I, TGF-(-R II (a,c) by immunohistochemistry (a, b, c) and by RT-PCR (a, c). Additionally, expression of proinflammatory cytokines (IL-3, -8, TNF-() was studied (b, c). Tryptase and chymase containing MC were markedly decreased in scars as well as chymase activity and mRNA expression, whereas overall numbers of tryptase containing MC did not differ from those in normal skin, although tryptase activity and mRNA expression were increased in scar extracts. Both proteases induced a dose-dependent mitogenic response in 3T3-fibroblasts, but not in HaCaT-keratinocytes. Numbers of c-Kit+ MC were significantly increased in the mid and lower dermis of scars. Furthermore, SCF, TGF-(, its receptors I and II, the NGF-R p75 and TrkA were shown to be upregulated in scars both by immunohistochemistry and by RT-PCR, while NGF, GM-CSF and the GM-CSF-R were only weakly expressed without differences between scar and normal tissue. In addition, expression of TGF-(-R I and II could be shown on isolated human skin MC by FACS-analysis. In contrast to these findings, SCF- and NGF-R p75-expressing cells in urticaria tissue were downregulated compared to normal skin. Numbers of c-Kit+, NGF-R TrkA+, GM-CSF+ and GM-CSF-R+ cells remained unchanged. However, IL-3 and TNF-( expression was upregulated on endothelial cells in lesional and non-lesional skin of urticaria. These data show that numbers of resident MCTC are very low in human cutaneous scars suggesting massive mediator release from these cells after wounding. Instead, scar tissue is populated by a chymase-, avidin-, tryptase+, c-Kit+ MC subpopulation that is reflecting most probably an immigration and / or proliferation of immature MC and their precursors which might be promoted by SCF and TGF-beta, possibly also NGF via its receptors. Next to TGF-( and NGF, also SCF seems to play a role in wound healing. Our findings suggest different regulation patterns of MC increase in inflammatory conditions of the skin. After wounding, feedback mechanisms via growth factors (SCF, TGF-(, possibly NGF) and their receptors on MC could be operative, while in urticaria in accordance with data from the literature interactions between MC and endothelial cells appear to be essential.