Immunpathogenese des allergischen Asthma bronchiale: Nachweis aktivierter CD25-CD4-Lymphozyten und Freisetzung von Zytokinen im Bronchoalveolarraum nach segmentaler Allergenprovokation

Zusammenfassung

Das Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, die pathogenetischen Grundlagen des extrinsischen Asthma bronchiale anhand des Modells der endobronchialen segmentalen Antigenprovokation zu analysieren. Bei zehn zur Zeit der Studie beschwerdefreien Asthmatikern (acht Männer, zwei Frauen, mittleres Alter von 28,2 [24-41] Jahre) wurde endobronchial in ein Segment je 5 ml Birken- (n = 8) und Graspollenallergen (n = 2) eingebracht (1 ml enthielten 50 Protein-Stickstoff-Einheiten [PNU] Allergen). Als Kontrolle dienten die kontralateralen Segmente, in die 5 ml 0,9 %ige Kochsalzlösung instilliert wurden. 10 Minuten und 18 Stunden nach der Provokation wurden die Segmente mit 100 ml vorgewärmter NaCl-Lösung lavagiert (BAL). Gleichzeitig erfolgte eine Venenblutabnahme. Blut- und BAL-Zellen wurden durchflußzytometrisch analysiert und die Konzentrationen von Zytokinen im BAL-Überstand mittels ELISA und Bioassays gemessen. Im Blut zeigte sich 18 Stunden nach der Antigenprovokation ein Anstieg der Neutrophilen (3383 versus 6830 Zellen/µl; P < 0,005) und der aktivierten Interleukin-2-Rezeptor-exprimierenden (CD25-)CD4-Lymphozyten (3,6 % versus 4,8 % aller CD4-Lymphozyten; P < 0,05). Dagegen änderte sich die Zahl der Eosinophilen, der anderen Leukozyten oder Lymphozytensubpopulationen nicht. In der BAL-Flüssigkeit lag die Zahl der Eosinophilen 18 h nach Allergenprovokation um das 30fache (0,39 × 10⁶ versus 11,5 × 10⁶ Zellen/100 ml; P < 0,01) und der CD25-CD4-Lymphozyten um das Doppelte höher (P < 0,05) als im Kochsalzkontrollsegment. 18 Stunden nach Antigenkontakt ließen sich signifikant erhöhte Konzentrationen bestimmter Zytokine nachweisen. Die Ergebnisse zeigen, daß die Allergenexposition bei extrinsischem Asthma zu einer Infiltration des Bronchoalveolarraums durch aktivierte CD25-CD4-Lymphozyten führt, die über die Freisetzung von Zytokinen an der Pathogenese der asthmatischen Entzündung beteiligt sind.

Abstract

The aim of this study was to investigate the fundamental processes underlying the inflammatory response to allergen in mild non-symptomatic asthmatics, using a new model entailing endobronchial segmental provocation. Ten asymptomatic asthmatic volunteers (8 male, 2 female; mean age 28.2 [24-41] years) were challenged employing the segmental allergen provocation technique. 250 PNU in 5 ml 0.9 % NaCl solution of either birch (n = 8) or grass (n = 2) pollen were instilled into one segment. As control, only the solvent was instilled into a segment of the contralateral lung. Bronchoalveolar lavage (BAL) with 100 ml prewarmed saline was performed 10 min and 18 h after allergen provocation. The cellular distribution and activation state in BAL fluid and peripheral blood was analysed by immunofluorescence and flow cytometry. The concentration of various cytokines was determined in the BAL fluid using ELISA and bioassays. In blood, segmental allergen provocation led to an increase both in numbers of neutrophils (3833 cells/µl vs 6830 cells/µl; P < 0.005) and activated II-2R expressing (CD25⁺) CD4⁺ T cells (3.6 % vs 4.8 % of all CD4⁺ lymphocytes; P < 0.05). No change was observed in eosinophils and other leukocytes and lymphocyte subsets. In contrast, a significant 30-fold increase in eosinophils (0.39 × 10⁶ vs 11.5 × 10₆ cells/100 ml; P < 0.01) and a twofold increase in CD25⁺ CD4⁺ T cells (P < 0.05) were found in BAL samples 18 h after segmental allergen challenge, when compared to the control segment. Analysis of the cytokine profile revealed significantly increased levels of several cytokines. -Allergen challenge of extrinsic asthmatic subjects causes differentiation of activated CD25⁺ CD4⁺ lymphocytes which may contribute to the pathogenesis of the asthmatic inflammation through the release of various cytokines.