Modulation of type I allergy by environmental anthropogenic factors and the endocannabinoid system [Elektronische Ressource] / Andrea Braun

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• Publié par: technische_universitat_munchen
• Publié le: 01 janvier 2009
• Nombre de lectures: 24
• Langue: Deutsch
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

TECHNISCHE UNIVERSITAT MUNCHEN
Lehrstuhl fur Chemisch-Technische Analyse und
Chemische Lebensmitteltechnologie
Modulation of Type I Allergy by Environmental
Anthropogenic Factors and the Endocannabinoid System
Andrea Braun
Vollstandiger Abdruck der von der Fakultat Wissenschaftszentrum Weihenstephan fur Ernahrung,
Landnutzung und Umwelt der Technischen Universitat Mun chen zur Erlangung des akademischen
Grades eines
Doktors der Naturwissenschaften
genehmigten Dissertation.
Vorsitzender Univ.-Prof. Dr. D. Haller
Prufer der Dissertation: 1. Univ.-Prof. Dr. Dr. h.c. H. Parlar
2. apl. Prof. Dr. M. W. Mempel
Die Dissertation wurde am 29.07.2009 bei der Technischen Universitat Mun chen eingereicht und
durch die Fakultat Wissenschaftszentrum Weihenstephan fur Ernahrung, Landnutzung und Umwelt
am 13.11.2009 angenommen.Diese Arbeit wurde an der Klinischen Kooperationsgruppe Umweltdermatologie und Allergolo-
gie, Helmholtz Zentrum Mun chen und Zentrum Allergie und Umwelt der Technischen Univer-
sitat Mun chen (Leitung: Prof. Dr. Heidrun Behrendt) in der Arbeitsgruppe ’Tierexperimentelle
Allergie-Modelle’ unter der Leitung von Prof. Dr. Martin Mempel angefertigt. Prof. Dr. Harun
Parlar betreute diese Arbeit als Doktorvater.
The experimental work was done at the Division of Environmental Dermatology and Allergy,
Helmholtz Zentrum Munchen/ Technische Universitat Munchen (TUM) and ZAUM { Center of
EnvironmentalAllergy,TUM(Head: Prof. Dr. HeidrunBehrendt)withinthegroup’Experimental
animal models’ under the supervision of Prof. Dr. Martin Mempel. Prof. Dr. Harun Parlar
functioned as PhD adviser.Meinen ElternList of Figures
List of Figures
1 Allergic mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2 T cell activation by dendritic cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3 Polarization of T cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
4 Class switch recombination to IgE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5 Activation of C GTL and AID transcription in B cells . . . . . . . . . . . . . . . 18
6 Mouse cannabinoid receptors CB1 and CB2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
7 Activation of G protein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
8 Cannabinoid receptor ligands: (A) Agonists and (B) Antagonists . . . . . . . . . . 30
9 Sensitization protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
10 Viability of BMDC exposed to particle-associated compounds or particles . . . . . 61
11 Surface marker expression on BMDC exposed to particle-associated organic com-
pounds or particles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
12 Cytokine secretion of BMDC exposed to particle-associated organic compounds or
particles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
13 E ects of BMDC on CSR in B cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
14 E ects of SRM-exposed BMDC on immunoglobulin secretion in B cells . . . . . . 69
15 Viability of MoDC exposed to phenanthrene or SRM . . . . . . . . . . . . . . . . 70
16 Surface marker expression on MoDC exposed to phenanthrene or SRM . . . . . . 72
17 Cytokine levels of MoDC exposed to phenanthrene or SRM . . . . . . . . . . . . 74
18 BAL cell counts in DKO mice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
19 Hematoxylin-eosin (H&E) staining of lung samples of DKO mice . . . . . . . . . . 77
20 Periodic acid Schi (PAS) staining of lung samples of DKO mice . . . . . . . . . 78
21 BALF cytokine pro le in DKO mice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
22 Serum immunoglobulin levels in DKO mice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
23 BAL cell counts after pharmacological blockade of CB receptors . . . . . . . . . . 82
24 BALF cytokine pro le after pharmacological blockade of CB receptors . . . . . . . 83
25 Splenocyte characterization after pharmacological blockade of CB receptors . . . . 84
26 Serum immunoglobulin levels after pharmacological blockade of CB receptors . . . 86
27 BAL cell counts in mice after THC-treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4
eList of Figures
28 Th2 cytokine response in BAL uid after THC-treatment . . . . . . . . . . . . . 89
29 Surface CD4/CD8 expression and intracellular FoxP3 levels in splenocytes after
THC-treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
30 Serum immunoglobulin levels after THC-treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5List of Tables
List of Tables
1 Polycyclic aromatic hydrocarbons in DEP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2 Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3 Animals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4 Overview { environmental compounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5 Composition of EPA-PAH standard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6 HPLC analysis of particle-associated PAH contents in AERex samples . . . . . . . 35
7 Sampling of organic extracts of urban aerosol (AERex) . . . . . . . . . . . . . . . 36
8 HPLC analysis of particle-associated PAH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
9 Reference values for SRM and Printex G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
10 Chemicals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
11 Biochemicals for in vitro and in vivo use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
12 Kits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
13 Antibodies for FACS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
14 Antibodies for MACS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
15 Antibodies for immunohistochemistry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
16 Antibodies and proteins for ELISA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
17 Bu ers and solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
18 Supplements and media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
19 Laboratory equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
20 Consumables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
21 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
22 Endotoxin contents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
23 Absolute cytokine levels from BMDC cultures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
24 Absolute immunoglobulin levels from stimulated B cell cultures . . . . . . . . . . 132
25 Absolute immunoglobulin levels in stimulated B cells co-cultured with SRM-exposed
BMDC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
26 Absolute cytokine levels of MoDC cultures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
27 Percentage aberation of total cell counts in WT and DKO mice . . . . . . . . . . 133
28 Percentage aberation of total cell counts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
29 Percentage aberation of total cell counts in WT treated with THC . . . . . . . . 134
6Contents
Contents
1 Abstract and Zusammenfassung 10
1.1 Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.2 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2 Introduction 14
2.1 Allergy { An Immunological Reaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1.1 Mechanisms of Allergy (Atopy) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1.2 A Murine Model for Type I Hypersensitivity . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2 Role of Anthropogenic Factors in Allergy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2.1 Particulate Matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2.2 Mode of Action . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.2.3 Particles in Allergic Immune Responses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.4 Diesel, Dendritic Cells, and Immunoglobulins . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.3 The Endocannabinoid System (ECS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3.1 Cannabinoid Receptors and Signaling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3.2 Ligands of Cannabinoid Receptors: Agonists and Antagonists . . . . . . . 30
2.3.3 E ects of Cannabinoids on Immune Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.3.4 The ECS in Allergic Airway In ammation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3 Material 33
3.1 Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.2 Animals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.3 Environmental Compounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.3.1 Particle-associated Organic Compounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.3.2 Particles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.4 Chemicals, Biochemicals, and Kits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.5 Antibodies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.6 Bu ers and Solution