Post on 13-Feb-2018
transcript
19.12.11
1
Immuntoxikologie
Dr. Dieter Müller Gi4informa7onszentrum-‐Nord der Länder Bremen, Hamburg,
Niedersachsen und Schleswig-‐Holstein (GIZ-‐Nord)
Universitätsmedizin GöMngen Georg-‐August-‐Universität
13.12.2011
Immuntoxikologie -‐
Veränderung immunologischer Funk7onen
Immuntoxikologie -‐ Einführung -‐ Immunorgane -‐ Methoden -‐ Allergien -‐ Testverfahren
Immunsystem
• Verteidigung des Organismus gegen – parasi7sche Zellen – Krankheitserreger – Virusbefall – entartete Körperzellen
• Unterscheidung zwischen körpereigenem, gesunden Gewebe und Fremdgewebe
„Immuntherapie“
• Immunmodula7on – Impfung – Hyposensibilisierung – Immunsuppression – Immuns7mula7on – therapeu7sche An7körper – An7seren
• Thyreoiditis Hashimoto • Transplantation • Myasthenia gravis • rheumatoide Arthritis • Allergie
„Immunorgane“ • Lymphfollikel • Lymphknoten • Milz • Tonsillen • Thymus
„Immunorgane“ • Lymphfollikel • Lymphknoten • Milz • Tonsillen • Thymus
„Immunzellen“ • Unspezifisch (vorhanden -‐ schnell)
– Zellulär • Granulozyten • Monozyten, Makrophagen
• Spezifisch (erworben -‐ mit Latenz) – Zellulär
• B-‐Lymphozyten • T-‐Lymphozyten
– Humoral • An7körper
Weisses Blutbild pluripotente Stammzelle
Lymphozyt
Plasmazelle
Monozyt
Makrophage Granulozyten
basophil
eosinophil
neutrophil
19.12.11
2
Blutzellen
www.krebsinformationsdienst.de/ bilder/Blutzel
Spezifische Immunabwehr • B-‐Lymphozyten -‐ Plasmazellen
– Produk7on spezifischer An7körper • AK markieren Fremdes (Opsonisierung) und fördern Phagozytose • Bekämpfung bakterieller Infek7onen
• T-‐Lymphozyten – Docken mit An7gen-‐Rezeptoren an fremde oder entartete Zellen an
• Funk7onsstörung zellulärer An7gene • Bekämpfung von Viren, Pilzen, Krebszellen
– Binden An7gene • Verringerung der freien Konzentra7on löslicher An7gene
-‐ sezernieren Zytokine (Interkeukine)
An7körper
L-Kette
H-Kette
N-Terminus Antigenbindung
C-Terminus
u IgG: Hauptteil der zirkulierenden Antikörper (monomer, Opsonisierung von Antigenen), 3 Wochen nach Krankheitsbeginn, persistierend
u IgE: Bindung von IgE an spezifische Rezeptoren auf der Oberfläche von Mastzellen und Granulozyten Aus-schüttung von Mediatoren (Abwehr von Parasiten, Typ I-Allergie)
u IgM: Antigenrezeptor ruhender immun-kompetenter B-Lymphozyten (monomer und oberflächengebunden), Antigenbindung führt zu Quervernetzung und Aktivierung, Produktion löslicher IgM-Pentamere, Akutphase der Erkrankung, transient
u IgA: Schleimhautimmunität (monomer und dimer)
u IgD: physiologische Funktion unbekannt
Fc-Teil
Fab-Teil
Immuntoxikologie • Störung der reizadäquaten Funk7on des Immunsystems durch chemische Substanzen (schwierig zu erfassen) – Inadäquate S7mula7on
• Autoimmunerkrankungen • Allergien Typ I-‐IV
– Immunsuppression • Unterdrückung der humoralen Antwort • Unterdrückung der zellulären Antwort • führt zu einer Beeinträch7gung der Infekt-‐ und Tumorabwehr
Risikoabschätzung Vor dem klinischen Einsatz von Pharmaka mit Hilfe von praeklinischen Testverfahren
zusätzlich zur „Rou7ne-‐Toxikologie“: • An7gen-‐ Haptenfunk7on • Immunsuppressive Effekte • Immuns7mulierende Effekte z. B.
– Anaphylaxie – Immunkomplexbildung – Bildung neutralisierender An7körper
• Haematologie, Histologie, Lymphocytendifferenzierung • B-‐Lymphocytenfunk7on (IgG-‐, IgM-‐Serumkonzentra7onen -‐ An7gen induzierte Ig-‐
Synthese) • T-‐Lymphocytenfunk7on (Prolifera7on) • Phagocytenfuk7on • NK-‐Zellfunk7on
Immuntoxikologie -‐ Methoden • Histopathologie lympha0scher Organe
(Milz, LN, KM, PP, Thymus) • Analyse von Subpopula0onen
(Durchflußzytometer (FACScan)) • Funk0onstest
(Immunreak7on gegen An7gen wie SRBC (PFCA)) • Analyse von An0körpern im Serum
(Immunglobuline IgM, IgG, IgA und IgE (ELISA))
Immuntoxikologie -‐ Methoden • Histopathologie
www.mh-hannover.de/.../ Lymphknoten.jpg, www.mh-hannover.de/. ../milz/Milz.jpg
homepage.mac.com/.../ repmail/picts/GI196b.jpg
Immuntoxikologie -‐ Methoden • FlourescenceAcitvated CellSor7ng -‐ Zellpopula7onen
www.cvm.ncsu.edu/ccmtr/ images/flocyt/streams.jpg Prof. Dr. Hans Werner Vohr, Bayer HealthCare AG, Wuppertal
Immuntoxikologie -‐ Methoden • FACScan -‐ Zellpopula7onen
Prof. Dr. Hans Werner Vohr, Bayer HealthCare AG, Wuppertal
19.12.11
3
Immuntoxikologie -‐ Methoden • Funk7onstest, z. B. SheepRedBloodCell – • PlaqueFormingCellAssay
www.medicine.mcgill.ca/.../ images/PFC_assay.jpg
Immuntoxikologie -‐ Methoden • Funk7onstest – Bes7mmung von AK-‐Titern
Prof. Dr. Hans Werner Vohr, Bayer HealthCare AG, Wuppertal Prof. Dr. Hans Werner Vohr, Bayer HealthCare AG, Wuppertal
Toxische Immunsuppression • Verminderung der körperlichen Abwehr gegenüber
– Infek7onen – Tumoren – Transplantaten
• Hoher Zellumsatz im Immunsystem bedingt kurze Lebensdauer funk7onell ak7ver Zellen
• Substanzen, die in die Zellprolifera7on eingreifen, machen sich daher beim Immunsystem besonders bemerkbar – Immunsuppressiva (Ciclosporin, Zytosta7ka) – Glucocor7coide – Polychlorierte Biphenyle – Tetrachlordibenzo-‐p-‐dioxin (2,3,7,8) – Au, Pt, Hg, Se, Be, Cd, Zn, Organozinn-‐Verbindungen
Allergie • Überschießende Reak7on des Immunsystems • Voraussetzung: Sensibilisierung durch Makromoleküle
• Große Empfindlichkeitsunterschiede zwischen einzelnen Pa7enten
• Dosis-‐Wirkungs-‐Beziehungen nur individuell gül7g
Typ 1-‐Allergie • Sofor>yp: Symptombeginn unmijelbar bis wenige Minuten nach
Exposi7on, (+Spätphase n. 2-‐6h) • Mechanismus: IgE-‐vermijelte Freisetzung Gefäß-‐ak7ver Mediatoren
(Histamin, Leukotriene, Prostaglandine) aus Mast-‐Zellen -‐ humoral – Ur7caria (Nesselsucht) – Allergische Rhini7s (Heuschnupfen) – Asthma bronchiale – Quincke-‐Ödem (Gesichts-‐Rachen-‐Kehlkopf-‐Schwellung) – Anaphylak7scher Schock
• Auslösende Substanzen: – Gräserpollen – An7gene von Hausstaubmilben – Nahrungsmijel-‐Zusatzstoffe – Medikamente (z. B. Penicillin, Lokalanaesthe7ka etc.) – Umwelt-‐Schadstoffe
Typ 1-‐Allergie
Lidoedem
aus Braun-Falco: „Dermatologie und Venerologie“
Urticaria
Typ 2-‐Allergie • Sofor>yp: Symptombeginn unmijelbar bis wenige Minuten nach
Exposi7on • Mechanismus: IgG-‐ und IgM-‐vermijelte Reak7on (an7körperabhängige,
zelluläre Zytotoxizität und/oder komplementabhängige Lyse soma7scher Zellen) – Anaemie, Leukozytopenie, Thrombozytopenie – von Autoimmunprozessen o4 schwer abzugrenzen (Lupus erythematodes,
Pemphigus, Myasthenia gravis)
• Auslösende Substanzen: – (Transfusionsreak7on) – Medikamente, z. B. Penicillin, Chinidin, Hydralazin – Xenobio7ka
aerzteblatt.lnsdata.de/.../ 2008/12/img133667.jpg
Typ 3-‐Allergie • Mechanismus: • IgG-‐ und IgM-‐vermijelte Reak7on (an7körperabhängige Bildung löslicher
Immunkomplexe -‐ humoral, Ablagerung im Gewebe/auf Membranen, komplementabhängige Entzündungsreak7on) – Alveoli7s (exogen-‐allergisch) – Vasculi7s (Glomerolunephri7s) – von Autoimmunprozessen o4 schwer zu unterscheiden
• Auslösende Substanzen: – Seren – organischer Staub (Farmerlunge) – Isocyanate
19.12.11
4
Typ 4-‐Allergie
• Verzögerter Typ: Symptombeginn mehrere Stunden nach Exposi7on • Mechanismus: Entzündungsreak7on im Bereich der Haut, primär durch
an7genvermijelte T-‐Zell-‐Ak7vierung -‐ zellulär – Allergisches Kontaktekzem
• Auslösende Substanzen: – Lokalanaesthe7ka – Metalle (Gold, Kobalt, Nickel) – Inhaltsstoffe von Kosme7ka und Salben – Kühlschmierstoffe – Farbstoffe (Tex7lien) – Latex
• Sensibilisierung besonders bei vorgeschädigter oder langdauernd nasser Haut (Nass-‐Arbeitsplätze, Handschuhe)
Autoimmun-‐erkrankungen
• Pemphigus vulgaris
edoc.hu-berlin.de/.../HTML/image006.gif
wiki
Autoimmun-‐erkrankungen
Rheumatoide Arthri7s
Antiphlogistica
Corticosteroide
Basistherapie - MTX
„Biologicals“
Infliximab (Remicade®)
Etanercept (Enbrel®)
Praedik7ve Tests 1 – in vivo
• Draize-‐Test 1959 • Bühler-‐Test 1965
Induk7on epidermal mit min. irr. Conc., Challenge mit max. non-‐irr. Conc.
Am 36. Tag, Ergebnis 24/48h • Maximiza7on-‐Test 1969
Induk7on intradermal und epidermal occlusiv, Challenge
Praedik7ve Tests 2
• LLNA (local lymph node assay) Test Chemikalie auf das Ohr, Tag 1,2,3 Protein-‐Hapten-‐Komplexe Langerhans-‐Zellen Lymphknoten, Tri7um-‐Thymidin-‐uptake als Indikator am 6. Tag, Gewicht, Zellzahl
Predictive Toxicology Methods for TDD, Prevo et al, Dermatotoxicolgy, 5th edition and OECD guideline 429
Praedik7ve Tests 3 – in vitro Aktivierung dendritischer Zellen Proteinbindung Penetration
• 10. November 2008 Hautmodell sta> Kaninchen • OECD-‐Expertenkommission einigt sich auf 0erversuchsfreie Methode
zur Prüfung der hautreizenden Wirkung von Stoffen (BfR)
Praediktive Tests 3a
www.zet.or.at/.../1-071210_ ZET_077%20Kopie.jpg
19.12.11
5
Zusammenfassung
• Immunsuppressive und immuns7mulierende Wirkungen von Substanzen werden mit immuntoxikologischen Methoden untersucht.
• Damit wird auch eine Unterscheidung zwischen irrita7v-‐toxischen und sensibilisierenden Wirkungen und deren Vorhersage ermöglicht.
FDA Guidance for Industry, Immunotoxicology Evaluation of Investigational New Drugs, 2002 EPA Health Effects Test Guidelines "Skin Sensitization“, 1998 OECD 406 Guideline for Testing Chemicals, "Skin Sensitisation“ OECD 429, Guideline for Testing Chemicals "Skin Sensitisation“, 2002 PMP/SWP/398/01 "Note for Guidance on Photosafety Testing“, 2002 ICH - International Conference on Harmonization: Guideline S8: Immuntoxicoloy for Human Pharmaceuticals
Richtlinien Quellen und weitere Informa7on I:
• DGPT-‐Weiterbildungskurs Fremdstoffallergie/ Immuntoxikologie, Charité Campus Benjamin Franklin hjp://www.charite.de/kliphatox/lehre/weiterbildung_2.html
• Prof. Vohr, Bayer, Immuntoxikologie • Braun-‐Falco, Typ I -‐Allergie • Ippen, Chlorpromazin, Phototoxizität 1993 • Graphiken Wiki • Textbook Contact Derma77s • Siehe auch Links Reproduk7onstoxikologie
Quellen und weitere Informa7on II: § Gi4informa7onszentrum Nord: hjp://www.giz-‐nord.de/php/
§ Umweltbundesamt (Registra7on, Evalua7on, Authorisa7on and Restric7on of Chemicals (REACH): hjp://www.reach-‐info.de/
§ Gesellscha4 für Toxikologie (GT) in der Deutschen Gesellscha4 für experimentelle und klinische Pharmakologie und Toxikologie (Fachpharmakologe/Fachtoxikologe): hjp://www.tox-‐online.de/home/
§ TOXNET -‐ Databases on toxicology, hazardous chemicals, environmental health, and toxic releases: hjp://toxnet.nlm.nih.gov/
§ Chemical Safety Informa7on from Intergovernmental Organiza7ons: hjp://www.inchem.org/
§ OECD (ORGANISATION FOR ECONOMIC CO-‐OPERATION AND DEVELOPMENT) Guidelines for the Tes7ng of Chemicals, Sec7on 4: Health Effects:hjp://puck.sourceoecd.org/vl=2268234/cl=39/nw=1/rpsv/cw/vhosts/oecdjournals/1607310x/v1n4/contp1-‐1.htm
§ Na7onal Toxicology Program: hjp://ntpapps.niehs.nih.gov/ntp_tox/index.cfm?fuseac7on=ntpsearch.searchhome
§ ISi -‐ Informa7onssystem für Sicherheitsdatenblätter: hjp://ntpapps.niehs.nih.gov/ntp_tox/index.cfm?fuseac7on=ntpsearch.searchhome
§ Gefahrstoffinforma7onssystem der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung: hjp://www.dguv.de/ifa/de/ges7s/stoffdb/index.jsp
§ Gefahrstoffliste 2009 (BGIA-‐Report 1/2009): Gefahrstoffe am Arbeitsplatz
§ Lehrbücher der Toxikologie • hjp://courseweb.edteched.uojawa.ca/medicine-‐histology/English/Immunology/Default.htm • hjp://www.charite.de/kliphatox/lehre/weiterbildung_2.html
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Fragen?