Immunhistologische Untersuchung zur MHC II-Expression bei Dermatitiden von Hunden und Katzen

Abstract

Ziel dieser Arbeit war es, eine Methode zu etablieren, die eine genauere Charakterisierung und Differenzierung von Dermatitiden von Hunden und Katzen ermöglicht, um neue Erkenntnisse über den Zusammenhang von verschiedenen Hautentzündungen, deren Pathogenese und deren Ursachen zu erhalten. Weiterhin sollte ein Vergleich der Ergebnisse mit jenen der Humanmedizin erfolgen, um speziesspezifische Unterschiede zu dokumentieren. Da die MHC II-Antigene eine zentrale Rolle in der Immunantwort spielen und ihre Expression als ein wesentlicher Indikator für das Vorhandensein von bestimmten Entzündungstypen betrachtet werden kann, scheinen sie besonders geeignet zur Etablierung eines erweiterten Untersuchungsverfahrens. Die Literaturübersicht erläutert den Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC) unter besonderer Berücksichtigung der MHC II-Antigene und der Mechanismen der Antigenpräsentation. Im Weiteren werden die Besonderheiten des MHC bei Hunden und Katzen sowie die einzelnen Komponenten des Immunsystems der Haut unter besonderer Berücksichtigung der MHC II-Moleküle dargestellt. Schließlich gibt das erste Kapitel einen Überblick über den Stand der Forschung bezüglich der MHC II-Expression bei Dermatitiden von Menschen, Hunden und Katzen. Die eigenen Untersuchungen erfolgten überwiegend an Hautbiopsien von insgesamt 169 Hunden und 94 Katzen aus derRoutinediagnostik des Institutes für Veterinär-Pathologie der Justus-Liebig-Universität Gießen aus den Jahren 2003 bis 2006. Die histopathologische Untersuchung zur Charakterisierung der Entzündung erfolgte immer an HE-gefärbten sowie an Perjodsäure-Schiff (PAS) gefärbten Schnitten. Die histopathologische Beurteilung und Einordnung der Biopsien in Gruppen erfolgte nach der "pattern analysis". Der Nachweis von MHC II-Molekülen geschah mittels immunhistologischer Methoden. Die immunhistologische Untersuchung der Hautbiopsien bei Hunden und Katzen ergab in allen Fällen eine MHC II-Expression auf den Langerhans Zellen der Epidermis, auf dermalen dendritischen Zellen, Makrophagen und Lymphozyten. Die Plasmazellen zeigten in vielen, jedoch nicht in allen Biopsien eine positive Markierung. Ein Zusammenhang zwischen der MHC II-Expression auf Plasmazellen und einer bestimmten Hautveränderung ließ sich nicht feststellen. Neben den Zellen des Immunsystems wiesen auch Keratinozyten und Endothelzellen in verschiedenen Fällen eine MHC II-Expression auf. Ein auffälliges Merkmal bezüglich der MHC II-Expression auf Keratinozyten war, dass entweder epidermale und follikuläre Epithelzellen positiv reagierten (insbesondere bei Vorliegen einer Interface Dermatitis), oder ausschließlich epidermale Keratinozyten (bei verschiedenen Entzündungen, in welche die Epidermis einbezogen war) oder follikuläre Keratinozyten (vor allem im Falle von Follikulitiden bei Hunden und Katzen und eosinophilen Granulomen bei Katzen) eine Expression zeigten. Bei den Follikulitiden, welche durch eine MHC II-Expression auf follikulären Keratinozyten auffielen, handelte es sich vor allem um Interface Follikulitiden, denen ursächlich eine Infektion mit Demodexmilben oder Dermatophyten zugrunde lag. Endothelzellen waren in zahlreichen Hautproben mit verschiedenen Entzündungen und teilweise auch in Proben der Kontrolltruppe markiert. Dabei wurde MHC II auf Endothelzellen von Venen und Arterien, in verschiedenen Gefäßplexus sowie auf aktivierten und nicht aktivierten Zellen beobachtet. In Biopsien der Katze erfolgte der Nachweis von MHC II-Molekülen mit zwei verschiedenen Antikörpern, einem katzenspezifischen und einem kreuzreagierenden gegen humane MHC II-Moleküle. Mit dem kreuzreagierenden Antikörper konnte in allen Biopsien MHC II detektiert werden, während dies mit dem katzenspezifischen Antikörper in einigen Fällen nicht möglich war. MHC II-positive Keratinozyten konnten insbesondere in Biopsien mit lymphozytenreichen Entzündungen nachgewiesen werden. Dabei handelte es sich zum großen Teil um Interface Dermatitiden und murale Interface Follikulitiden. Da Interferon gamma (IFN gamma) die MHC II-Expression in verschiedenen Zellen steigert, kann vermutet werden, dass die infiltrierenden Lymphozyten IFN gamma produzieren und so die MHC II-Expression auf Keratinozyten bedingen. Möglicherweise kann die MHC II-Expression auf Keratinozyten zur Aufrechterhaltung einer solchen Entzündung beitragen.

The purpose of this study was to establish a method to improve characterization and differentiation of dermatitides in dogs and cats. It was the aim to get new knowledge about the relation between different dermatitides, pathogeneses and etiologies of skin inflammation. In addition, it was attempted to compare the results with data from human medicine in order to estimate varieties between different species. MHC class II molecules play a crucial roll in many immune responses. Therefore, this demonstration may be helpfull for the establishment of diagnostic improvement. The literature review deals with the present knowledge concerning the major histocompatibility complex (MHC), specifically the MHC class II antigens. Furthermore, the particularities of MHC class II antigens in dogs and cats and an overview on the components of the skin immune system in consideration of MHC class II molecules is presented. Moreover, the current state of knowledge regarding MHC class II expression in dermatitides in humans as well as in dogs and cats is described. Investigations were performed mostly on 169 skin biopsies from dogs and 94 skin biopsies from cats collected from the routine diagnostic material of the Institut für Veterinär-Pathologie, Justus-Liebig-Universität Giessen, Giessen, Germany, between 2003 and 2006. Histopathological examination was performed on HE-stained and PAS-stained sections. On the basis of pattern analysis, skin biopsies were classified in different types of inflammation.Detection of MHC class II antigens was performed with immunohistochemical techniques. The immunohistochemical assessment of MHC class II expression revealed MHC class II proteins on different cell types of infiltrating inflammatory cells, i.e. APCs (antigen-presenting cells), macrophages, T lymphocytes and B lymphocytes. The plasma cells, however, did not show expression in each case. Furthermore, in numerous samples MHC class II positive keratinocytes and endothelial cells were found. Concerning MHC class II expression by keratinocytes, either an expression by epidermal and follicular keratinocytes (mainly in interface dermatitis), or by epidermal keratinocytes alone (dermatitides with epidermal involvement), or by follicular keratinocytes alone (folliculitis in dogs and cats and eosinophilic granuloma in cats) occurred. Especially biopsies with interface folliculitis due to infection with Demodex mites or dermatophytes showed MHC class II positive follicular keratinocytes. MHC class II positive endothelial cells were found in numerous biopsies with inflammation in which different vascular plexuses as well as arteries and veins, either with activated or with non activated endothelial cells, were positive. In feline biopsies, the detection of MHC class II molecules was performed with two different antibodies, an antibody specific for feline MHC class II and a cross reacting antibody against the human MHC class II. The cross reacting antibody revealed a signal in every sample, whereas detection with the species specific antibody showed a positive result in most but not in all samples. MHC class II positive keratinocytes were particularly observed in biopsies with lymphocytic inflammation. These inflammations belonged mainly to the groups of interface dermatitis and mural interface folliculitis. Since it is known that MHC class II expression increases due to the influence of Interferon gamma (IFN gamma), it is hypothesized that lymphocytes which infiltrate epidermis or hair follicles secrete IFN gamma. This in turn may induce MHC class II expression by keratinocytes. We hypothesize that this is in association with the development and the maintenance of such inflammations.