Dokument: Etablierung und Evaluation des IMDS-Modells zur prädiktiven
Erfassung und Differenzierung photoreaktiver Substanzen Untersuchungen zur
Charakterisierung der lokalen immunologischen Reaktionen während
primärer photoallergischer und photoirritativer Reaktio

Titel:Etablierung und Evaluation des IMDS-Modells zur prädiktiven
Erfassung und Differenzierung photoreaktiver Substanzen Untersuchungen zur
Charakterisierung der lokalen immunologischen Reaktionen während
primärer photoallergischer und photoirritativer Reaktio
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URN (NBN):urn:nbn:de:hbz:061-20020306-000410-2
Kollektion:Dissertationen
Sprache:Deutsch
Dokumententyp:Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:Text
Autor: Blotz, Andrea [Autor]
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Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:Prof. Dr. Lehmann, Percy [Gutachter]
Prof. Dr. Schoebel, F. C. [Gutachter]
Stichwörter:IMDS, Photoallergie, Photoirritation,Photoreaktivität, Chinolone allergische Hautreaktion,Photosensitivität, PhotokontaktallergieIMDS, Photoallergy,Photoirritation, Photoreaktivity, Chinolone Local Lymph Node Assay, LLN,oral antibiotics and light sensitivity
Dewey Dezimal-Klassifikation:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:Die vorliegenden Arbeit stellt mit dem IMDS-Modell (Integrated Model for the Differentiation of chemical-induced allergic and irritant Skin reactions) erstmals ein in vivo Testsystem zur prädiktiven Erfassung und Differenzierung photoreaktiver Substanzen nach oraler Applikation vor.
Voranalysen legten dar, daß Photo﷓ Kontaktallergene ohne die Auslösung inflammatorischer Reaktionen der Haut zu einer signifikanten Zunahme der Lymphknotenzellproliferation führen, Photo- Irritantien jedoch erst nach Auslösung massiver inflammatorischer Reaktionen der Haut eine signifikante Lymphknotenproliferation erzeugen. Die aus diesen Pathomechanismen resultierenden immunologischen Endpunkte der Haut (Ohrdickenzunahme) und der lokal drainierenden Lymphknoten (Lymphknotenzellzahl) ermöglichen die Berechnung des IMDS﷓Differenzierungsindex (IMDS-DI). Ein IMDS-DI größer eins zeigt eine photo﷓/allergische und kleiner eins eine photo- /irritative Reaktion auf die Testsubstanz an. Untersuchungen mehrerer Flour-Chinolone zeigten, daß nicht nur eine Detektion des photoirritativen Charakters, sondern auch die Graduierung des photoirritativen Potentials innerhalb einer Substanzgruppe möglich ist. Demnach zeigen Lomefloxacin, BAY﷓Y-3118 und Sparfloxacin ein starkes, Enoxacin ein mittleres und Ofloxacin, Norfloxacin sowie Ciprofloxacin ein schwaches photoirritatives Potential. Analysen von Enoxacin und Ofloxacin legten ferner dar, daß einzelne Flour﷓Chinolone in niedrigen Konzentrationsbereichen photoallergische Eigenschaften besitzen und die Schwellenkonzentration zu einer photoirritativen Reaktion mit Hilfe des IMDS-Modells zu detektieren ist. Die Ergebnisse bestätigen damit klinische Studien und Beobachtungen. Einige Substanzen wie beispielsweise Chlorpromazin reagieren nach dermaler Applikation als Photoallergen und nach oraler als Photoirritans.
Das vorgelegte IMDS-Modell erfaßte diesen problematischen klinischen Sachverhalt für die jeweilig untersuchten Substanzkonzentrationen und ist damit in der Lage unterschiedliche Reaktionsweisen nach dermaler und oraler Applikation aufzudecken. Insgesamt ist das IMDS- Modell schnell (4 Versuchstage), zuverlässig, objektiv (meßbare Parameter, keine subjektive Erythemeinschätzung) und kostengünstig (geringer Tierverbrauch). Durchflußzytometrisch konnte anhand der vergleichenden Analyse von Zelloberflächenmarkern auf Epidermiszellen ein leukozytäres Infiltrat, bestehend aus rezirkulierenden T-Zellen (CD4+ und CD8+ Zellen in der Epidermis), Granulozyten (CD11b+/I﷓A- Zellen) und Makrophagen (CD11b+/I-A+ Zellen) als charakteristisches Merkmal der inflammatorischen Hautreaktion nach Photoirritationen nachgewiesen werden. In den lokal drainierenden Lymphknoten wurde anhand der Betrachtung der Oberflächenmoleküle CD25 (IL-2 Rezeptor alpha Kette) und CD69 (Very Early Activation Antigen) auf CD4+ und CD8+ T-Zellen sowie der costimulatorischen Moleküle CD54, CD80 und CD86 auf I-A+ Zellen (MHC Klasse II+) eine geringfügige Aktivierung beobachtet.
Im Rahmen photoallergischer Reaktionen hingegen erfolgte in den lokal drainierenden Lymphknoten der Haut eine antigenspezifische Aktivierung und Expansion immunologischer Effektorzellen (T- und B﷓Zellen), welche anhand von CD25 auf CD4+ und CD8+ Zellen sowie B220 auf I-A+ Zellen dokumentiert wurde. Die Untersuchungen der Photoallergene konnten ferner zeigen, daß die entscheidende zelluläre Verbindungskomponente zwischen Antigenexposition und Aktivierung der hautdrainierenden Lymphknoten die epidermalen Langerhanszellen sind. Der Prozentsatz der I﷓A+/CD11c+ Zellen (Langerhanszellen) und die Expression costimulatorischer Moleküle (CD54, CD80 und CD86) auf antigenpräsentierenden MHC Klasse II+ Zellen (I-A+) waren während der Induktionsphase der photoallergischen Reaktion vor allem in den drainierenden Lymphknoten bei der irritativen Reaktion dagegen hauptsächlich in der Epidermis markant erhöht.
Das vorgestellte Modell ermöglicht erstmals die vergleichende Analyse immunologischer Pathomechanismen photoirritativer und photoallergischer Reaktionen in einem einheitlichen Testsystem.

Photoallergic and photoirritant reactions are an increasing problem
in dermatological practice and in the development of new
pharmaceuticals. Diuretics, neuroleptics, sunscreens, as well as
antibiotics - especially Quinolones - may induce photoallergic and/or
photoirritant reactions. The potential of Quinolones to induce
photoirritant reactions is a well documented side effect in human and has
been demonstrated in a variety of experimental animal studies. Currently
available test models are heterogeneous and do not allow differentiation
between photoallergic and photoirritant reactions. Preclinical safety
tests are based on in vitro or in vivo models. In vitro tests are of
proven value according to the prediction of
irritant or toxic effects, but these tests failed to predict chemical-
induced allergic side effects as well as immunosuppression induced by
UV-light. We developed test systems for both endpoints which are not
detected by the existing assays. For the first we have modified the local
lymph node assay to screen for photoreactive compounds (Vohr et
al., 1994). We found a UV-A irradiation-dependent increase in the weights
and cell counts of the auricular lymph nodes after application of
photosensitizing standards. In contrast to these contact sensitizers did
not produce any reaction to UV-A irradiation
in the modified local lymph node assay. In a previous publication we
were able to discriminate between a contact sensitizer and a skin
irritant by combination of primary ear swelling analysis with cell
counting of the ear-draining lymph node (Homey et al., 1998). We used
this so-called Integrated Model for the Differentiation of
chemical-induced allergic and irritant Skin reactions (IMDS) for the fast
and reliable differentiation of photoreactions of Quinolones after oral
treatment. Enoxacin, Lomefloxacin, Ofloxacin, Sparfloxacin and BAY
3118 were tested in this system. We found good correlation between results
of UV-IMDS and a guinea pig model with the Quinolones as far as
photoirritancy evaluated. This holds also true for the photoallergic
standard Olaquindox as well as the photoirritant standard
8-Methoxypsoralen. However, in contrast to the guinea pig assays the IMDS
is fast and extremely predictive for the identification of the hazard of
photosensitization or of both photosensitization and photoirritancy
depending on the route of exposure. Thus, the UV-light irradiated IMDS
turned out to be a good
tool for the preclinical risk assessment procedure regarding the
discrimination of photoreactions.
On the other hand we used an allogenic in vitro stimulation for
testing the inhibitory effect of fluoroquinolones with and without UV-
irradiation. These in vitro assays on cells show that fluoroquinolones
present phototoxic effects on total human epidermal cells or lymphocytes
when exposed to UVA radiation and lead to UVA-induced lethality. Moreover,
when freshly isolated total human epidermal cells are exposed to UVA light
in the presence of fluoroquinolones (Ciprofloxacin, lomefloxacin or BAY Y
3118), the antigen-presentation capability of total epidermal cells to
allogeneic lymphocytes is markedly inhibited, as shown by in vitro MECLR
assay. These last in vitro experiments indicate that fluoroquinolones,
which are known to induce photoirritant reactions in vivo, may also
inhibit antigen-presenting functions of epidermal cells when exposed to
UV-A light and, therefore, potentiate photoimmunosuppression induced by
UV-A radiation.
Fachbereich / Einrichtung:Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:06.03.2002
Dateien geändert am:12.02.2007
Promotionsantrag am:06.03.2002
Datum der Promotion:06.03.2002
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