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Factors contributing to food allergy elicited by gastric acid suppression in a murine model

Vera Elisabeth Assmann

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für Molekulare Biologie

Betreuer*in

Thomas Decker

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DOI

10.25365/thesis.29194

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30156.43621.575759-1

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

In der westlichen Welt sind ungefähr 3 bis 6% der Population von einer allergischen Reaktion auf Nahrungsmittel betroffen. Da die Prävalenz der Nahrungsmittelallergien in der westlichen Welt zunimmt, sind sie zu einem wichtigen Anliegen des öffentlichen Gesundheitswesens geworden. Eine kausale Behandlung wurde noch nicht beschrieben. Daher ist heutzutage die Vermeidung der oralen Aufnahme von Allergieauslösern die einzige therapeutische Option, um eine Überempfindlichkeit auf Lebensmittel, die mitunter zu einem lebensbedrohlichen anaphylaktischen Schock führen kann, zu verhindern. Um neue Therapieoptionen zu finden, ist es erforderlich die Sensibilisierungs- und Effektorphase allergischer Reaktionen zu untersuchen. Das gastrointestinale Immunsystem muss sich täglich mit einer großen Anzahl von Nahrungsantigenen auseinandersetzen, jedoch führt nur eine begrenzte Fraktion dieser oral aufgenommenen Antigene zu einer allergischen Reaktion. Der Grund hierfür ist die Entwicklung immunologischer Toleranz, die aus Interaktionen zwischen den angeborenen und adaptiven Immunsystemen im gastrointestinalen Trakt resultiert. Man ist der Ansicht, dass die Fehlentwicklung oder Zusammenbruch der oralen Toleranz ein Th2 Ungleichgewicht zur Folge hat und somit zur Nahrungsmittelallergie führt. Darüber hinaus sind Charakteristika von Nahrungsmittelallergenen und von betroffenen Patienten untersucht worden, um die Faktoren verstehen zu können, die zum Zusammenbruch der oralen Toleranz beitragen. Schon zuvor wurde die Beeinträchtigung der Proteinverdauung im gastrointestinalen Trakt durch die Einnahme von magensäurehemmenden Medikamenten als Risiko gesehen, um an einer Nahrungsmittelunverträglichkeit zu erkranken. Die Verdauung und enzymatische Spaltung eiweißhaltiger Nahrungsbestandteile wird durch die Neutralisierung der Magensäure beeinträchtigt und verdauungslabile Proteine können so in Wechselwirkung mit dem mukosalen Immunsystem treten. Wir haben unser bestehendes Nahrungsmittelallergie-Mausmodel bei den BALB/c Inzucht-Mäusen verwendet, die mit OVA oral unter gleichzeitiger Säuresuppression immunisiert wurden, um allergische Reaktionen auf Nahrungsmittel zu induzieren. Jedoch haben sich ähnlich wie beim Menschen nicht bei allen Tieren Unverträglichkeitsreaktionen gezeigt. Das Ziel der Studie war daher die Untersuchung der Faktoren, die zu den unterschiedlichen Immunreaktionen der Mäuse trotz identer Immunisierungsmethoden geführt haben. Zusammenfassend führte eine Erhöhung des pH-Wertes im Magen aller beobachteter Mäuse nur in den allergischen Tieren zu einer anaphylaktischen Reaktion. Hier wurde die Anaphylaxis durch OVA-spezifisches IgE und nicht durch IgG1 ausgelöst. Mastzelldegranulation, erhöhte Th2 Zytokine im Serum der Mäuse und Veränderungen des Differentialblutbildes lassen auf IgE-vermittelte Anaphylaxis schließen. Wir konnten weder entscheidende Unterschiede betreffend histologischer Auffälligkeiten der murinen Darmschleimhaut, noch Unterschiede in der Anzahl der T-Zellen oder der T-regulatorischen Zellen feststellen. Allerdings konnten wir signifikante Unterschiede auf Ebene einzelner bakterieller Stämme in der mikrobiellen Zusammensetzung des Darmes der allergischen Mäuse erkennen. Daher kommt dies als ein beitragender Faktor der unterschiedlichen Immunreaktion der Tiere in Frage. Es ist zweifelsohne erforderlich, dass weitere Studien durchgeführt werden müssen, um die zeitabhängige Veränderung der Mikrobiome, während der Sensibilisierung und dessen Beitrag zur Induktion von Nahrungsmittelallergien in manchen, aber nicht allen Mäusen, besser zu verstehen.

Abstract

(Englisch)

Food allergy is an important public health problem as approximately 3 to 6% of the population in Western countries is affected by immunologically mediated adverse reactions to food and incidence rates seem to be rising. Avoidance of the offending allergen to prevent food allergic reactions, the most severe of which is anaphylaxis, is the only causative treatment option available today. Therefore, investigations looking at the sensitization and effector phase of food allergic reactions are imperative to finding new options to diagnose and treat food allergy. Every day a countless number of dietary antigens come in contact with the gastrointestinal immune system but only a limited fraction of these trigger allergic reactions. This is due to the acquired immune tolerance, the result of interactions between the innate and adaptive immune system in the gastrointestinal tract. Hence, the breakdown of oral tolerance has been implicated as an important agent in Th2 skewing, eliciting food allergy. Investigations have also focused on how food allergen characteristics and features of affected patients contribute to the development of allergic reactions to understand factors contributing to the breakdown of oral tolerance. Previously, the hindrance of gastric protein digestion by acid-suppressive drugs has been shown to represent a risk factor for food allergy. The neutralization of gastric acidity interferes with the activation of gastric and pancreatic enzymes and promotes sensitization to digestion-labile proteins by allowing them to gain access to the mucosal immune system. Hence, we used a previously established murine model of food allergy whereby mice were orally immunized with the egg allergen OVA under concomitant acid suppression to induce food allergic reactions in inbred BALB/c mice. However, as in humans, not all mice developed oral hypersensitivity reactions. Therefore, the objective of this study was to investigate factors influencing the heterogeneity of the response in mice subjected to identical immunization procedures. In conclusion, an increased gastric pH, which was observed in all mice, induced anaphylactic reactions only in the IgE responders. OVA-specific IgE, rather than IgG1, mediated anaphylactic responses in mice in this model of food allergy. This was underlined by mast cell degranulation, elevated Th2 cytokines and alterations in differential blood cell counts of the allergic mice. No substantial differences in the histological evaluations of the intestine and stomach or T cell counts were observed. However, significant variation in the intestinal bacterial composition between the groups was revealed on single bacterial strain level only and could contribute to the heterogenic immunological responses. Without any doubt, further studies need to be conducted to evaluate the time-dependency of microbiome changes during sensitization to determine its contribution to food allergy induction in some, but not all mice.

Autor*innen

Vera Elisabeth Assmann

Haupttitel (Englisch)

Factors contributing to food allergy elicited by gastric acid suppression in a murine model

Paralleltitel (Deutsch)

Untersuchung von Faktoren assoziiert mit Nahrungsmittelallergien in einem Mausmodell unter Magensäure- Suppression

Publikationsjahr

2013

Umfangsangabe

90 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Thomas Decker

Klassifikation

42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie

AC Nummer

AC11662135

Utheses ID

26045

Studienkennzahl

UA | 490 | | |

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Schlagwörter