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Löwenstein, Melitta (2004): Semiquantitative und quantitative Charakterisierung der Zytokinantwort humaner Keratinozyten nach Stimulation mit Propionibacterium acnes und Koproporphyrin III. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

Background The inflammation in acne vulgaris is widely thought to be induced by an immunological reaction to Propionibacterium acnes. Objectives In the present study we examined the local host response mechanism of keratinocytes 3 and 6 h after stimulation with viable and heat- killed P. acnes. Methods The quantitative expression of cytokines was measured at the mRNA level by real time RT-PCR. Results The co-incubation of keratinocytes with active, but not heat- killed, P. acnes modulated an adequate cytokine response for IL-1beta, GM-CSF, and IL-8. High-performance liquid chromatography analysis of the in vivo porphyrin pattern secreted by P. acnes revealed a predominance of coproporphyrin III in inflammatory acne lesions. This same porphyrin fraction also modestly induced IL-8 expression by keratinocytes. Conclusions This cytokine pattern may favor a chemotactic response and implicates P. acnes and coproporphyrin III in the recruitment of leukocytes to the site of infection and in the development of inflammatory lesions.

Abstract

P. acnes wird als ein pathogenetischen Faktor für die Entzündungsinduktion innerhalb der multifaktoriellen Ätiologie der Acne vulgaris diskutiert. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit deuten darauf hin, dass P. acnes die Zytokinexpression von Keratinozyten modulieren kann und so die Qualität und Quantität der frühen Immunantwort wesentlich mitbeeinflußt. Während im späteren zeitlichen Ablauf der Erreger-Wirts-Interaktion die immunmodulatorische Aktivität von P. acnes gegenüber Monozyten und Makrophagen schon früher gezeigt werden konnte (Ingham et al., 1998; Ingham, 1999; Vowels et al., 1995; Walters et al., 1995) gelang dies erstmals bei Keratinozyten in der vorliegenden Arbeit. Durch die Stimulation der keratinozytären Expression von IL-1ß, IL-8, GM-CSF und TNF können zu einem frühen Zeitpunkt der Interaktion mit dem Wirt wichtige entzündungsfördernde und chemoattraktive Reize gesetzt werden. Dadurch ist die Anwesenheit von polymorphkernigen neutrophilen Granulozyten und Lymphozyten und die schwere Entzündungsreaktion in Akneläsionen erklärbar. Die Abhängigkeit von Gen - Expressionsstärke und Keimvitalität legt eine Mitbeteiligung aktiv sezernierter Stoffwechselprodukte des Erregers an der immunmodulatorischen Aktivität nahe. Die Fähigkeit der Porphyrinproduktion von P. acnes ist als ein entzündungsfördernder Faktor in der Pathophysiologie der Acne vulgaris zu erwägen ist, da die hauptsächlich sezernierte Koproporphyrin III - Fraktion Keratinozyten zur Chemokinexpression (IL-8) stimuliert. Die Anwesenheit von P. acnes und der Porphyrine ermöglicht aber auch einen Ansatz in der Aknetherapie, da Porphyrine als photosensibilisierende Zusätze nach Bestrahlung Zellzerstörung induzieren können (Girotti, 1983) und somit eine potente zytotoxische Aktivität besitzen. Diese Eigenschaft kann zur photodynamischen Zerstörung von P. acnes genutzt werden und hat in ersten Studien mit Blaulicht auch eine klinische Wirksamkeit gezeigt (Kawada et al., 2002; Ashkenazi et al., 2003). Diese bakterizide Therapiealternative ist vor dem Hintergrund steigender Antibiotikaresistenzen von P. acnes in der Aknetherapie von besonderem Interesse (Ross et al., 2001). Die morphologischen Untersuchungen zeigen eine deutliche nekrotischen Wirkung von P. acnes gegenüber Keratinozyten und unterstützen so die pathogenetische Bedeutung dieses Keims für die Ruptur des Follikelepithels, die perifollikuläre Sekretion inflammatorisch wirksamer Substanzen und somit eine direkte Beteiligung an der Entstehung entzündlicher Akneläsionen.