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The influence of genetics on the response to different allergens in mouse models of allergic asthma
Gunther Pietsch
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Diplomstudium Pharmazie
Betreuer*in
Oskar Hoffmann
DOI
10.25365/thesis.38366
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29963.77096.817663-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Allergisches Asthma ist eine chronische entzündliche Erkrankung der Lungen charakterisiert durch chronische Atemwegs- und Lungenentzündung, Hyperreagibilität der Atemwege auf üblicherweise harmlose Stimuli, insbesondere spezifische Allergene, außerdem überschießende Schleimproduktion des Lungenepithels und das Auftreten von allergenspeifischen IgE-Antikörpern. Obwohl Asthma häufig effektiv mit inhalierten Corticosteroiden behandelt werden kann, stellt es doch eine hohe Belastung für den Patienten dar und benötigt massive Ressourcen des weltweiten Gesundheitswesens. Ein komplexes Zusammenspiel der individuellen genetischen Ausstattung und von Umweltfaktoren beeinflussen Entstehung, Entwicklung und Endpunkte der Erkrankung. Mausmodelle des allergischen Asthmas können verwendet werden, diese Mechanismen zu verstehen um letztendlich neue präventive und kurative Therapieoptionen zu entwickeln.
In vorhergehenden Experimenten unseres Labors beobachteten wir eine durch eosinophile Granulozyten dominierte immunologische Reaktion von C57BL/6 Mäusen auf intranasal appliziertes entfettetes Milchpulver (milk). Eine vergleichbare Reaktion dieser Mäuse auf Ovalbumin aus Hühnereiern (OVA) blieb aus. BALB/c Mäuse zeigten keine differenzierte Reaktion zwischen milk und OVA. Unser Ziel war es, diese Beobachtung eines genetischen Einflusses auf unser Mausmodell zu bestätigen. Darüber hinaus wollten wir das Potenzial von Lipopolysaccharid (LPS) als Additiv zu milk in Dosen von 10-4µg bis 1µg als immunologischen Modulator der Reaktion auf milk-sensitivierte BALB/c Mäuse untersuchen. Abschließend wollten wir die eosinophilendominierte immunologische Reaktion von C57BL/6 Mäusen auf milk, unter Verwendung von LPS-gereinigtem OVA mit LPS als Additiv in Dosen von 10-5µg bis 10-2µg, reproduzieren.
In dieser Arbeit verwendeten wir ein akutes Mausmodell, basierend auf der exklusiven respiratorischen Applikation von Allergenen. Das experimentelle Asthma wurde mit Hilfe von differenziellen Zellzählungen der Bronchalveolarlavageflüssigkeit der Mäuse beurteilt. Formaldehyd fixierte Paraffindünnschnitte des Lungengewebes wurden hergestellt. Um diese Schnitte hinsichtlich der allgemeinen Lungenentzündung zu beurteilen wurden sie mit H&E angefärbt, und dann mikroskopisch betrachtet. Außerdem wurden Eosinophilie der Lungen mit Hilfe von LUNA-angefärbten und Schleimproduktion des Lungenepithels mit Hilfe von PAS-angefärbten Lungengewebsdünnschnitten unter dem Mikroskop beurteilt. Darüber hinaus wurden allergenspezifische IgG1 und IgG2a-Antikörpertiter via Enzyme-linked Immunosorbant Assay (ELISA) gemessen.
Wir konnten unsere Beobachtungen einer stärkeren immunologischen Reaktion gegen milk verglichen mit OVA von C57BL/6- aber nicht BALB/c-Mäuse bestätigen. Weiters konnten wir zeigen, dass höhere Dosen von LPS (zwischen 10-3µg und 1µg), welche milk als experimentellem Allergen hinzugefügt wurden, als Suppressor der eosinophilen Lungen- und Atemwegsentzündung von BALB/c-Mäusen agieren kann. Niedrigere LPS-Dosen (unter 10-4µg) hatten scheinbar keinen Einfluss auf eosinophile Lungen- und Atemwegsentzündung in unserem Modell. In unserem abschließenden Experiment konnte durch Zugabe von steigenden Dosen von LPS (10-5µg bis 10-2µg) zu LPS-gereinigtem OVA nicht die starke eosinophile Reaktion von C57BL/6 Mäusen reproduziert werden, die wir in C57BL/6 Mäusen, welchen milk administriert wurde, beobachtet haben.
Meine Studie legt nahe, dass der Einfluss von LPS auf die immunologische Reaktion auf intranasal administriertes OVA oder milk nicht für den beobachteten Unterschied der Reaktionen von BALB/c und C57BL/6 Mäusen verantwortlich ist. Andere Ursachen, zum Beispiel potenzielle in milk vorkommende Adjuvantien oder der Einfluss von MHC-Haplotypen sollten in folgenden Studien untersucht werden.
Abstract
(Englisch)
Allergic asthma is a chronic inflammatory disease of the lungs characterized by chronic allergic airway and lung inflammation, airway hyperresponsiveness to usually innocuous stimuli, particularly specific allergens, in addition to excessive mucus production of the airway epithelium and the occurrence of allergen specific IgE antibodies. Although in many cases, asthma can be treated effectively with inhaled corticosteroids and sympathomimetic drugs as the most common therapies, it still represents a major burden on patients’ lives and has a tremendous impact on health budgets worldwide. A complex interplay of individual genetic differences as well as environmental factors influence the development, maintenance and outcome of the disease. Mouse models of allergic asthma can be utilized to study these mechanisms to ultimately aid in the development of new compounds to prevent and treat allergic asthma.
In previous experiments conducted in our lab, we observed an eosinophil-dominated immunological response of C57BL/6 mice to intranasally administered low fat powdered milk (milk) but not to Ovalbumin from chicken egg (OVA). BALB/c mice did not show such a differential response to milk and OVA. Our aim was to confirm these results in a new set of experiments to demonstrate the influence of genetic differences in our mouse model of asthma. Furthermore, we wanted to explore the capabilities of lipopolysaccharide (LPS) with added doses of LPS to milk ranging from 10-4µg to 1µg as an immunological modulator in asthmatic, milk sensitized BALB/c mice. Lastly, we wanted to reproduce the eosinophil-dominated immunological reaction of C57BL/6 mice to milk using LPS-depleted OVA with added doses of LPS ranging from 10-5µg to 10-2µg.
In this work, an acute model of allergic asthma based on exclusive respiratory delivery of allergens was used. Experimental asthma was monitored via differential cell counts of the bronchoalveolar lavage fluid of the mice. Formaldehyde fixed paraffin lung tissue thin cuts were prepared. To assess overall lung inflammation the thin cuts were H&E-stained and evaluated under a microscope, while lung eosinophilia and mucus production of the lung epithelium were assessed after LUNA- and PAS-staining, respectively. Furthermore, allergen specific IgG1 and IgG2a-antibody-titers were assessed via enzyme-linked immunosorbant assay (ELISA).
We confirmed the results from our previous experiments, in which we observed a stronger allergic reaction to milk than to OVA in C57BL/6 mice, but not in BALB/c mice. We also found that higher doses of LPS (between 10-3µg and 1µg) suppressed eosinophilic airway and lung inflammation in milk-challenged BALB/c mice, while LPS doses less or equal to 10-4µg did not influence eosinophilic airway and lung inflammation in this model of allergic asthma. Finally, addition of increasing doses of LPS to LPS-free OVA did not induce the strong eosinophilic reaction observed in C57BL/6 mice challenged with milk.
Altogether, the data from my thesis suggest that the influence of LPS on immunological reactions to intranasally administered OVA and milk is not responsible for the observed discrepancies in allergic responses to those allergens between BALB/c and C57BL/6 mice. The role of other mechanisms, including MHC haplotypes or other adjuvants, should be addressed in future research.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
allergic asthma mouse models BALB/c C57BL6 immunology ovalbumin milk lipopolysaccharide genetics
Schlagwörter
(Deutsch)
Allergisches Asthma Mausmodelle BALB/c C57BL/6 Immunologie Ovalbumin Milch Lipopolysaccharid Genetik
Autor*innen
Gunther Pietsch
Haupttitel (Englisch)
The influence of genetics on the response to different allergens in mouse models of allergic asthma
Paralleltitel (Deutsch)
Der Einfluss der Genetik auf die Reaktion auf verschiedene Allergene in Mausmodellen des allergischen Asthmas
Publikationsjahr
2015
Umfangsangabe
VIII, 101 S. : Ill. graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Oskar Hoffmann
AC Nummer
AC12631373
Utheses ID
33988
Studienkennzahl
UA | 449 | | |