Rolle von IgG-Subklassen bei der Aktivierung von menschlichen Darmmastzellen

Zusammenfassung

Fragestellung Die Rolle von allergenspezifischen IgG-Molekülen bei der allergischen Soforttypreaktion ist bisher nicht geklärt. Einerseits sind IgG in der Lage, Mastzellen zu aktivieren bzw. ihre Aktivierung zu unterstützen, andererseits entstehen IgG₄-Antikörper im Rahmen einer Hyposensibilisierung und können die allergischen Reaktionen attenuieren. Hier untersuchten wir die Rolle der 4 IgG-Subklassen IgG₁, IgG₂, IgG₃ und IgG₄ hinsichtlich ihrer Wirkung auf die IgE-abhängige und IgE-unabhängige Mediatorfreisetzung in menschlichen Darmmastzellen. Material und Methoden Mastzellen wurden aus menschlichem Darmgewebe isoliert, aufgereinigt und mit SCF und IFN-γ bzw. mit SCF und IL-4 kultiviert. Die Expression von FcγRI, FcγRII, FcγRIII und FcεRI wurde mittels Durchflusszytometrie analysiert. Die Zellen wurden mit IgG_1–4 und über anti-IgG_1–4-Antikörper sowie in Kombination mit IgE / anti-IgE stimuliert und die Mediatorfreisetzung gemessen. Ergebnisse Während mit SCF und IL-4 kultivierte Mastzellen nur FcγRI marginal exprimierten, war auf mit IFN-γ behandelten Zellen die Expression von FcγRI und FcγRII detektierbar. FcγRIII konnte nicht gemessen werden. Die 4 IgG-Subklassen allein lösten keine Freisetzung an β-Hexosaminidase aus. Die IgE-abhängige Ausschüttung an Leukotrien C₄ und β-Hexosaminidase war unter der Wirkung von IgG₁, IgG₂ und IgG₄ tendenziell, aber nicht signifikant reduziert. In mit IL-4 kultivierten Darmmastzellen konnte durch die IgG-Subklassen mit oder ohne IgE-Stimulation kein Effekt beobachtet werden. Schlussfolgerung IFN-γ induziert in menschlichen Darmmastzellen die Expression von FcγRI, was aber nicht zu einer Stimulierbarkeit der Zellen über IgG führt. Somit reagieren menschliche Darmmastzellen unter den vorliegenden experimentellen Bedingungen nicht bzw. nur im geringen Umfang auf IgG-Subklassen und unterscheiden sich darin von Mastzellen anderer Herkunft.

Abstract

Purpose The role of allergen specific IgG molecules in allergic type I reactions is still unknown. On one hand IgG can activate or enhance activation of mast cells, on the other hand IgG₄ antibodies were produced during immune therapy and can attenuate the allergic reaction. We investigated the role of the four IgG-subclasses IgG₁, IgG₂, IgG₃ and IgG₄ regarding their effects on IgE-dependent and IgE-independent mediator release of human intestinal mast cells. Material and Methods Mast cells were isolated and purified from human intestinal tissue and cultured with SCF and IFN-γ or with SCF und IL-4. Expression of FcγRI, FcγRII, FcγRIII und FcεRI were analysed by flow cytometry. Cells were stimulated using IgG_1–4 and anti-IgG_1–4 antibodies as well as combined with IgE / anti-IgE and mediator release was determined. Results While mast cells cultured with SCF and IL-4 only slightly expressed FcγRI, FcγRI and FcγRII were expressed in mast cells after treatment with IFN-γ. FcγRIII could not be detected. The four subclasses by themselves did not induce release of β-hexosaminidase. The IgE-dependent release of leukotriene C₄ and β-hexosaminidase was slightly but not significantly reduced by IgG₁, IgG₂ and IgG₄. No effect of IgG subclasses was seen in IL-4 cultured mast cells with or without IgE stimulation. Conclusion IFN-γ induces in human intestinal mast cells the expression of FcγRI, but this does not result in stimulation of the cells by IgG. Thus, under the available experimental conditions human intestinal mast cells do not respond or only to a small extent to IgG-subclasses and differ from mast cell from other origin.

Schlüsselwörter

Darmmastzellen - IgG-Subklassen - FcγR - IFN-γ - IgE

Keywords

human intestinal mast cells - IgG-subclasses - FcγR - IFN-γ - IgE

Literatur

• 1 Galli S J, Kalesnikoff J, Grimbaldeston M A. et al . Mast cells as tunable effector and immunoregulatory cells: recent advance.  Annu Rev Immunol. 2005;  23 749-786
• 2 Grimbaldeston M A, Metz M, Yu M. et al . Effector and potential immunoregulatory roles of mast cells in IgE-associated acquired immune responses.  Curr Opin Immunol. 2006;  18 751-760
• 3 Bischoff S C, Mayer J H, Manns M P. Allergy and the gut.  Int Arch Allergy Immunol. 2000;  121 270-283
• 4 Maurer M, Theoharides T, Granstein R D. et al . What is the physiological function of mast cells?.  Exp Dermatol. 2003;  12 886-910
• 5 Bischoff S C. Role of mast cells in allergic and non-allergic immune response: comparison of human and murine data.  Nat Immunol. 2007;  7 93-104
• 6 Bischoff S C, Crowe S E. Gastrointestinal food allergy: new insights into pathophysiology and clinical perspectives.  Gastroenterology. 2005;  128 1089-1113
• 7 Mann-Chandler M N, Kashyap M, Wright H V. et al . IFN-γ induces apoptosis in developing mast cells.  J Immunol. 2005;  175 3000-3005
• 8 Deschoolmeester M L, Eastmond N C, Dearman R J. et al . Reciprocal effects of interleukin-4 and interferon-γ on immunoglobulin E-mediated mast cell degranulation: a role for nitric oxide but not peroxynitrite or cyclic guanosine monophosphate.  Immunology. 1999;  96 138-144
• 9 Okayama Y A, Kirshenbaum S, Metcalfe D D. Expression of a functional high-affinity IgG receptor, Fc γ RI, on human mast cells: Up-regulation by IFN-γ.  J Immunol. 2000;  164 4332-4339
• 10 Tkaczyk C, Okayama Y, Metcalfe D D. Fcγ receptors on mast cells: activatory and inhibitory regulation of mediator release.  Int Arch Allergy Immunol. 2004;  133 305-315
• 11 Woolhiser M R, Okayama Y, Gilfillan A M. et al . IgG-dependent activation of human mast cells following up-regulation of FcγRI by IFN-γ.  Eur J Immunol. 2001;  31 3298-3307
• 12 Daeron M, Malbec O, Latour S. et al . Regulation of high-affinity IgE receptor-mediated mast cell activation by murine low-affinity IgG receptors.  J Clin Invest. 1995;  95 577-585
• 13 Sellge G, Laffer S, Mierke C. et al . Development of an in vitro system for the study of allergens and allergen-specific immunoglobulin E and immunoglobulin G: Fcε receptor I supercross-linking is a possible new mechanism of immunoglobulin G-dependent enhancement of type I allergic reactions.  Clin Exp Allergy. 2005;  35 774-781
• 14 Devey M E, Wilson D V, Wheeler A W. IgG subclasses of antibodies to grass pollen allergens produced during hyposensitization.  Cin Allergy. 1976;  6 227-236
• 15 Van der Giessen M, Homan W L, Van Kernebeck G. et al . Subclass typing of IgG antibodies formed by grass-pollen-allergic patients during immunotherapy.  Int Arch Allergy Appl Immunol. 1976;  50 625-640
• 16 Aalberse R C, Stapel S O, Schuurman J. et al . Immunoglobulin G4: an odd antibody.  Clin Exp Allergy. 2009;  39 469-477
• 17 Bischoff S C, Schwengberg S, Lorentz A. et al . Substance P and other neuropeptides do not induce mediator release in isolated human intestinal mast cells.  Neurogastroenterol Motil. 2004;  16 185-193
• 18 Krämer S, Sellge G, Lorentz A. et al . Selective activation of human intestinal mast cells by Escherichia coli hemolysin.  J Immunol. 2008;  181 1438-1445
• 19 Sellge G, Bischoff S C. Isolation, culture, and characterization of intestinal mast cells.  Methods Mol Biol. 2006;  315 123-138
• 20 Bischoff S C, Sellge G, Lorentz A. et al . IL-4 enhances proliferation and mediator release in mature human mast cells.  Proc Natl Acad Sci USA. 1999;  96 8080-8085
• 21 Schwartz L B, Austen K F, Wasserman S I. Immunologic release of β-hexosaminidase and β-glucuronidase from purified rat serosal mast cells.  J Immunol. 1979;  123 1445-1450
• 22 Lorentz A, Bischoff S C. Regulation of human intestinal mast cells by stem cell factor and IL-4.  Immunol Rev. 2001;  179 57-60
• 23 Lorentz A, Wilke M, Sellge G. et al . IL-4 induced priming of human intestinal mast cells for enhanced survival and Th2 cytokine generation is reversible and associated with increased activity of ERK1 / 2 and c-Fos.  J Immunol. 2005;  174 6751-6756
• 24 Okayama Y, Hagaman D D, Woolhiser M. et al . A further characterization of FcγRII and FcγRIII expression by cultured human mast cells.  Int Arch Allergy Immunol. 2001;  124 155-157
• 25 Okayama Y, Hagaman D D, Metcalfe D D. A comparison of mediators released or generated by IFN-γ-treated human mast cells following aggregation of FcγRI or FcεRI.  J Immunol. 2001;  166 4705-4712
• 26 Kepley C L, Cambier J C, Morel P A. et al . Negative regulation of FcεRI signaling by FcγRII costimulation in human blood basophils.  J Allergy Clin Immunol. 2000;  106 337-348
• 27 Daeron M, Vivier E. Biology of immunoreceptor tyrosine-based inhibition motif-bearing molecules.  Curr Top Microbiol Immunol. 1999;  244 1-12
• 28 Daeron M. Fc receptor biology.  Annu Rev Immunol. 1997;  15 203-234
• 29 Malbec O, Schmitt C, Bruhns P. et al . Src homology 2 domain-containing inositol 5-phosphatase 1 mediates cell cycle arrest by FcγRIIB.  J Biol Chem. 2001;  276 30381-30391
• 30 Rohschneider L R, Fuller J F, Wolf I. et al . Structure, function, and biology of SHIP proteins.  Genes Dev. 2000;  14 505-520
• 31 Bruhns P, Iannascoli B, England P. et al . Specifity and affinity of human Fcγ receptors and their polymorphic variants for human IgG subclasses.  Blood. 2009;  113 3716-3725
• 32 Strait R T, Morris S C, Finkelman F D. IgG-blocking antibodies inhibit IgE-mediated anaphylaxis in vivo through both antigen interception and FcγRIIb cross-linking.  J Clin Invest. 2006;  116 833-841
• 33 Tomicić S, Norrman G, Fälth-Magnusson K. et al . High levels of IgG4 antibodies to foods during infancy are associated with tolerance to corresponding foods later in life.  Pediatr Allergy Immunol. 2009;  20 35-41
• 34 Sletten G B, Halvorsen R, Egaas E. et al . Changes in humoral responses to beta-lactoglobulin in tolerant patients suggest a particular role for IgG4 in delayed, non-IgE-mediated cow’s milk allergy.  Pediatr Allergy Immunol. 2006;  17 435-443