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2021 Inflammation research : official journal of the European Histamine Research Society ... [et al.] Mechanismus / Präklinisch Inhalation

2021 · Zhang — Molekularer Wasserstoff lindert Asthma durch Hemmung der IL-33/ILC2-Achse

Originaltitel: Molecular hydrogen alleviates asthma through inhibiting IL-33/ILC2 axis.

Kurzfassung

In einem OVA-sensibilisierten Maus-Asthmamodell und einem Bronchialepithelzell-Modell reduzierte die Inhalation eines Wasserstoff/Sauerstoff-Gasgemisches die allergische Entzündung deutlich, indem die IL-33/ILC2-Signalachse gehemmt wurde. Die Studie kombiniert In-vivo- und In-vitro-Methoden und schlägt einen miRNA-verknüpften Mechanismus vor. Alle Befunde sind präklinisch — keine menschlichen Asthmapatienten wurden untersucht.

Klassifiziert als Mechanismus / Präklinisch-Studie mit Inhalation. Siehe Methodik zur Evidenz-Einstufung.

Kommentar

Durch Typ-2-Entzündung verursachtes Asthma (mit innaten lymphoiden Zellen ILC2 und Alarminen wie IL-33) stellt einen erheblichen ungedeckten Bedarf dar, insbesondere bei Patienten, die schlecht auf Steroide ansprechen. Diese Arbeit untersucht methodisch, ob H₂ diesen spezifischen Arm der Atemwegsentzündung modulieren kann. Die Ergebnisse sind intern konsistent: H₂ reduzierte IL-33 und ST2 (dessen Rezeptor), unterdrückte die ILC2-Expansion, stellte die Integrität des Atemwegsepithels (E-Cadherin, ZO-1) wieder her und schwächte die Apoptose in hausstaubmilbenexponierten Bronchialzellen ab. Ein miRNA-Microarray identifizierte differenziell exprimierte miRNAs, die die Transkriptionseffekte teilweise erklären könnten. Die mechanistische Tiefe ist eine Stärke, aber der gesamte Datensatz stammt von Mäusen und einer einzigen Zelllinie (16HBE). Eine Übertragung auf menschliches Asthma kann nicht vorausgesetzt werden.

Wichtige Zitate

  1. „Serum- und BALF-Spiegel von IL-33 und anderen Alarmin- und Typ-II-Zytokinen waren durch OVA stark erhöht und wurden durch H₂ bei asthmatischen Mäusen gehemmt.“ Original (EN): „Serum and BALF levels of IL-33 and other alarmin and type II cytokines were greatly increased by OVA and inhibited by H2 in asthmatic mice.“ — zentraler entzündungshemmender Befund: H₂ unterdrückt die Alarmin-Kaskade, die die asthmatische Entzündung antreibt
  2. „Die ILC2-Population war bei OVA-induzierten asthmatischen Mäusen deutlich erhöht, und dieser Anstieg wurde durch H₂ gehemmt.“ Original (EN): „ILC2 population was markedly increased in OVA-induced asthmatic mice, and such increase was inhibited by H2.“ — H₂ bremst gezielt die innaten lymphoiden Zellen, die für Typ-2-Asthma zentral sind
  3. „Diese Daten zeigten, dass H₂ wirksam die allergeninduzierte Asthmaentstehung unterdrückt und als Therapeutikum für Asthma und andere Zustände der Typ-II-Entzündung entwickelt werden könnte.“ Original (EN): „These data demonstrated that H2 is efficient in suppressing allergen-induced asthma and could be developed as a therapeutics for asthma and other conditions of type II inflammation.“ — Schlussfolgerung der Autoren — nur präklinischer Umfang

Unsere Einordnung

Eine gut konzipierte präklinische Studie (Maus + Bronchialzelllinie), die ein plausibles molekulares Ziel (IL-33/ILC2) für die anti-asthmatischen Wirkungen von H₂ identifiziert. Die miRNA-Daten fügen eine zusätzliche mechanistische Ebene hinzu. Kritische Einschränkungen: OVA-Sensibilisierung ist ein Standardmodell, aber ein hochartifizielles Asthmamodell, das humanes atopisches Asthma nicht vollständig abbildet; ILC2-Biologie bei Mäusen und Menschen unterscheidet sich in wichtigen Punkten. Klinische Schlussfolgerungen können nicht gezogen werden. Die Studie ist ein nützlicher Hypothesengenerator für künftige Humanstudien.

Studiendesign

Abstract (deutsche Übersetzung)

Hintergrund: Asthma ist eine der häufigsten nicht-infektiösen chronischen Erkrankungen, die durch Typ-II-Entzündung gekennzeichnet ist. Ziel dieser Studie war es, die Wirkungen von molekularem Wasserstoff auf die Pathogenese von Asthma zu untersuchen. Methoden: Ein OVA-sensibilisiertes Asthma-Mausmodell und ein mit Hausstaubmilbe behandeltes 16HBE-Zellmodell wurden etabliert, und ein Wasserstoff/Sauerstoff-Gemisch wurde zur Behandlung asthmatischer Mäuse und 16HBE-Zellen eingesetzt. Serum- und BALF-Zytokine wurden mit spezifischen ELISA-Tests gemessen. E-Cadherin und ZO-1 wurden durch immunhistochemische Färbung detektiert, und die Expression von Caspase 3 und 9, NF-κB, IL-33 und ST2 wurde durch quantitative Echtzeit-PCR, Western Blot und/oder Immunfluoreszenz bewertet. Die IL-33-Promotoraktivität wurde durch Dual-Luciferase-Assay analysiert. Die ILC2-Population wurde durch Durchflusszytometrie bestimmt, und differenziell exprimierte miRNAs wurden mithilfe eines miRNA-Arrays detektiert. Ergebnisse: Serum- und BALF-Spiegel von IL-33 und anderen Alarmin- und Typ-II-Zytokinen waren durch OVA stark erhöht und wurden durch H₂ bei asthmatischen Mäusen gehemmt. Die Expression von NF-κB (p65) und ST2 war durch OVA hochreguliert und wurde durch H₂ unterdrückt. Die ILC2-Population war bei OVA-induzierten asthmatischen Mäusen deutlich erhöht, und dieser Anstieg wurde durch H₂ gehemmt. E-Cadherin- und ZO-1-Spiegel im Atemwegsgewebe asthmatischer Mäuse waren signifikant niedriger als bei Kontrollmäusen, und die Reduktion wurde durch H₂-Behandlung aufgehoben. H₂ milderte die durch HDM induzierte Apoptose von 16HBE-Zellen, die Hochregulierung von IL-33 und ST2 sowie die Erhöhung der IL-33-Promotoraktivität. Eine Gruppe von differenziell in HDM- und HDM+H₂-behandelten 16HBE-Zellen exprimierten miRNAs wurde identifiziert. Schlussfolgerungen: Diese Daten zeigten, dass H₂ die allergeninduzierte Asthmainduktion effektiv unterdrückt und als Therapeutikum für Asthma und andere Zustände der Typ-II-Entzündung entwickelt werden könnte.
Original-Abstract (englisch)
BACKGROUND: Asthma is one of the most common noninfectious chronic diseases characterized by type II inflammation. This study aimed to investigate the effects of molecular hydrogen on the pathogenesis of asthma. METHODS: OVA sensitized asthma mouse model and house dust mite treated 16HBE cellular model were established and hydrogen/oxygen mixture was used to treat asthmatic mice and 16HBE cells. Serum and BALF cytokines were measured with specific ELISA assays. E-cadherin and ZO-1 were detected by immunohistochemical staining and expression of caspase 3 and 9, NF-κB, IL-33 and ST2 was assessed by quantitative real-time PCR, western blot and/or immunofluorescence. IL-33 promoter activity was analyzed by dual-luciferase assay. ILC2 population was assayed by flow cytometry and differentially expressed miRNAs were detected using miRNA array. RESULTS: Serum and BALF levels of IL-33 and other alarmin and type II cytokines were greatly increased by OVA and inhibited by H2 in asthmatic mice. The expression of NF-κB (p65) and ST2 was upregulated by OVA and suppressed by H2. ILC2 population was markedly increased in OVA-induced asthmatic mice, and such increase was inhibited by H2. E-cadherin and ZO-1 levels in airway tissues of asthmatic mice were significantly lower than that of control mice, and the reduction was recovered by H2 treatment. H2 alleviated HDM induced apoptosis of 16HBE cells, upregulation of IL-33 and ST2, and elevation of IL-33 promoter activity. A group of miRNAs differentially expressed in HDM and HDM + H2 treated 16HBE cells were identified. CONCLUSIONS: These data demonstrated that H2 is efficient in suppressing allergen-induced asthma and could be developed as a therapeutics for asthma and other conditions of type II inflammation.

Quelle & Links

Screenshot der PubMed-Seite

Screenshot — PubMed 33852061

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