1 Teilprojekt A6, SFB566 Titel: Die Rolle von Zytokinen der IL

Wittmann / Werfel A6
Teilprojekt A6, SFB566
Titel: Die Rolle von Zytokinen der IL-12 Familie in der Keratinozyten-T-Zell Interaktionen
bei Ekzemkrankheiten
Leiter/in:
E-Mail:
Wittmann, Miriam
Werfel, Thomas
[email protected]
[email protected]
Zusammenfassung
Ekzeme sind häufige und für die Patienten belastende Erkrankungen, deren Ätiopathogenese
immer noch unvollständig geklärt ist. Bei entzündlichen Ekzemerkrankungen stellt
insbesondere die Neigung zur Chronifizierung für Patient und Therapeut ein wesentliches
Problem dar. Die chronische Phase sowohl des allergischen Kontaktekzems als auch des
atopischen Ekzems ist durch eine von Typ 1 Zytokinen gekennzeichnete Immunitätslage
bestimmt. Im Hautkompartiment ist die Interaktion von CD4+ IFNγ-produzierenden
Lymphozyten mit ortsständigen, Chemokin-produzierenden Keratinozyten am Aufbau dieses
Mikromilieus beteiligt. Es ist ungeklärt, ob die Chronifizierung durch die Aufrechterhaltung
der gegenseitigen Aktivierung von Lymphozyten und ortsständigen Zellen oder durch eine
fehlende Gegenregulation bedingt ist. Ziel der hier geplanten Untersuchungen ist es,
Mechanismen zu verstehen, die zu einer durch Typ 1 Zytokine geprägten Chronifizierung der
Entzündung im Hautkompartiment führen. Moleküle der IL-12 Familie (IL-12, IL-27, IL-23),
welche zur Initiierung, Polarisierung und Amplifikation von Entzündungsreaktionen führen
können, stellen die hier zu untersuchenden Zielmoleküle dar. Diese Moleküle üben
wahrscheinlich direkte Effekte nicht nur auf T-Zellen und Antigen-präsentierende Zellen
(APC), sondern auch auf Keratinozyten aus. In diesem Projekt sollen die Expression und
Regulation von Zytokinen der IL-12 Familie im Rahmen der T-Zell Keratinozyten Interaktion
aufgeklärt werden und somit Erkenntnisse dazu gewonnen werden, wie und warum die
Chronifizierung von Ekzemen zu Stande kommt. Hierfür sind Arbeiten mit autologen Zellen
in Suspension und im Epidermismodell vorgesehen. Da es in diesem Teilprojekt auch um die
Klärung der Frage geht, warum bei Patienten mit chronischen Ekzemen die
Entzündungsreaktion nicht zum Sistieren kommt, liegt ein weiterer Schwerpunkt in
Untersuchungen zu kürzlich für Tiermodelle publizierten gegenregulatorischen,
entzündungslimitierenden Mechanismen, bei denen Mitglieder der IL-12 Zytokinfamilie eine
Rolle spielen. Auf der Grundlage der gefundenen Ergebnisse sollen Vorarbeiten geleistet
werden, um zu überprüfen, ob gemeinsame Signalmoleküle der IL-12 Familie (z.B. SOCS3,
Stat3, IL-12Rß1) oder die p40 Untereinheit therapeutische Zielstrukturen darstellen können,
um die Chronifizierung von ekzematösen Entzündungen zu unterbrechen.
Zusammengefasster wissenschaftlicher Hintergrund zu den Zytokinen, die im
Mittelpunkt der Untersuchungen der Folgeperiode stehen sollen.
IL-27 ist das neueste Mitglied der IL-12/IL-6 Familie und wurde erstmals von Pflanz et al. 1
als heterodimeres Protein beschrieben, dessen Untereinheit Epstein-Barr virus induced gene 3
(EBI3) Ähnlichkeiten zum IL-12p40 aufweist, während die p28 Untereinheit dem IL-12p35
ähnelt. IL-27 mediiert seine Effekte über den zu IL-12Rß2 homologen Zytokin-Rezeptor
WSX-1 und gp130 1-3. In murinen Zellen wurde untersucht, dass die IL-27 induzierte
Signalkaskade zum einen über Jak1-Stat1 läuft, dass aber auch Jak2-Tyk2-Stat3 (und auch
Stat2/4/5, die aber wohl eher eine untergeordnete Rolle spielen) aktiviert werden 2,4. IL-27 ist
1
Wittmann/Werfel A6
als früher Regulator der Th1 Differenzierung beschrieben 1,2,5, ist aber in verschiedenen
murinen Entzündungs- und Infektionsmodellen auch durch inhibitorische Effekte auf die
Immunantwort aufgefallen (Übersichtsarbeit: 6). Diesen bisherigen Daten zu entzündungslimitierenden Eigenschaften von IL-27 zur Folge werden IL-2 7,8, IL-17 9-12 und weitere
Zytokine 8,11,13 herunterreguliert. Die genauen Mechanismen dieser inhibitorischen
Eigenschaften von IL-27 sind nicht bekannt. In den genannten Arbeiten wurden Hinweise auf
unterschiedliche Signalwege erbracht, welche SOCS3 Aktivierung ebenso wie Stat1 oder
Stat3 abhängige Mechanismen umschließen. Aufgrund der an IL-27R defizienten Mäusen
gewonnenen Befunde wurde die Hypothese aufgestellt, dass die wesentliche Bedeutung von
IL-27 nicht so sehr in der Polarisierung von Th Zellen liegt, sondern vielmehr in der
Regulation der (Pathogen-induzierten) Entzündungsintensität. Für einen entzündungslimitierenden (Feed-back) Mechanismus an humanen Zellen liegen bislang nur Daten zur
IL-17 Inhibition vor 12.
Der beschriebenen anti-inflammatorischen Eigenschaft von IL-27 stehen eine Vielzahl von
Arbeiten gegenüber, die pro-inflammatorische Eigenschaften im Vordergrund sehen. Hinzu
kommt, dass etablierte entzündliche Erkankungen im Ratten-/Mausmodell durch die
Neutralisierung der p28 Untereinheit von IL-27 unterbrochen werden konnten 14,15. Es hängt
offensichtlich kritisch vom Mausmodell und den gewählten Versuchsbedingungen ab,
welcher Effekt beobachtet wird. Yoshimura et al. 11 weisen mit ihrer Arbeit darauf hin, dass
die IL-27 Effekte massgeblich vom Aktivierungszustand der (murinen) Zielzellen abhängig
sind.
Für die Etablierung einer Th1 Antwort scheint IL-27 dennoch von entscheidender Bedeutung
zu sein, da es von APC zeitlich vor IL-12 sezerniert wird 1,4, die IL-12 Responsivität über die
IL-12Rß2 Expression erhöht 5 und so insbesondere bei naiven T-Zellen eine Typ 1
Polarisierung einleitet. IL-27 kann T-bet über Stat1 abhängige Signalwege induzieren 2,4 und
scheint somit in der Entstehungsphase einer Th1 Differenzierung eine übergeordnet wichtige
Rolle zu spielen.
Insgesamt haben sich nur wenige Publikationen mit humanen Zellen bzw. der Bedeutung von
IL-27 in der humanen Pathophysiologie beschäftigt 12,16,17. Es liegen keinerlei Daten zu
Ekzemerkrankungen oder Keratinozyten vor. Wohl aber gibt es erste Daten, dass beide
Rezeptoruntereinheiten durch murine bzw. humane intestinale Epithel- und humane aktivierte
Endothelzellen exprimiert werden 3,16,18. Obwohl ein Beitrag von IL-27 für die akute
Entzündung von vielen geteilt wird, sind die Daten für chronische Entzündungsvorgänge sehr
limitiert und Gewebe-spezifische Effekte bislang nicht untersucht.
IL-23 wird insbesondere von Monozyten und DC, in der Haut aber auch von Keratinozyten
produziert 19. IL-23 polarisiert Memory T-Zellen, nicht jedoch naive T-Zellen in IL-2
abhängiger Weise weiter in Richtung Typ 1 Zytokinproduktion. Darüberhinaus spielt es eine
wichtige Rolle bei der Etablierung IL-17 produzierender T-Zellen (Übersichtsarbeiten: 20,21),
wobei es von IL-15 und IL-18 unterstützt wird 12. Eine große Anzahl von Arbeiten weisst
darauf hin, dass Th17 Zellen eine wichtige Rolle in chronischen Entzündungen spielen (s.o.
Übersichtarbeiten) und neben IL-17 andere proinflammatorische Mediatoren sezernieren.
Derzeit liegen nur wenige Daten für die Situation beim Menschen vor. Es ist nicht vollständig
geklärt, über welchen zellulären Pathway IL-23 auf Th17 Zellen wirkt (hier wird insbesondere
Stat3 postuliert) und in welchen Organen diese Interaktion essentiell ist. SOCS3 scheint ein
essentieller negativer Regulator für IL-23 Signalling (Stat3) zu sein 22, welche auch die Th17
Differenzierung betrifft. Zusätzlich ist gezeigt, dass SOCS3 auch den IL-12 Signalweg
hemmt, indem es die Assoziation von Stat4 an IL-12Rß2 verhindert 23.
2
Wittmann / Werfel A6
IL-23 transgene Mäuse leiden unter systemischen Entzündungen, die multiple Organe
(einschließlich der Haut) einbezieht 24,25. Die pathophysiologisch wichtige Rolle von IL-23
für die Aufrechterhaltung chronischer Entzündung wurde an vielen Mausmodellen gezeigt
und in diesen Arbeiten ist klar geworden, dass IL-12 und IL-23 auch nicht überlappend
wirken und fälschlicherweise in der Vergangenheit einige IL-23 Effektorfunktionen dem IL12 zugeschrieben wurden 12,26-29.
IL-23 defiziente Mäuse zeigen - ähnlich wie IL-17 defiziente Mäuse - eine deutlich
verminderte Induktion der Kontakthypersensitivität 30,31. In Läsionen der Psoriasis, einer
"Th1" assoziierten Hautkrankheit, wurde (beim Menschen) eine Überexpression von IL-23
(p19, p40) insbesondere durch Monozyten und DC beschrieben, nicht jedoch von IL-12 (p35)
32
– entsprechende Untersuchungen für Ekzemkrankheiten stehen aus. Die nachgewiesene
klinische Wirksamkeit eines anti-p40 Antikörpers (der sich gleichermaßen gegen IL-12 und
gegen IL-23 richtet) auf die Psoriasis scheint zumindest teilweise durch seine anti-IL-23
Aktivität erklärbar zu sein 33. Nach IL-23 Injektion in die murine Haut kam es zur epithelialen
Hyperplasie – hier wurde die Aufregulation von IL-19 und IL-24 in Keratinozyten
beschrieben und eine erhöhte Expression dieser beiden Zytokine wurde auch in
Psoriasisläsionen beim Menschen gefunden 33,34. In einer zeitgleich publizierten Arbeit wurde
dagegen in einem Mausmodell für die Psoriasis gezeigt, dass die IL-23 induzierte Akanthose
(als Folge einer epithelialen Stimulation) durch die Th17 assoziierten Zytokine IL-17 und IL22 mediiert wird 35. Interessanterweise wurde unabhängig hiervon die Expansion von IL-17
und IL-22 produzierenden T-Zellen durch IL-23 im Mausmodell gezeigt, wobei IL-22 in
Keratinozyten antimikrobielle Peptide aufregulierte 36.
Für Ekzemkrankheiten, die im Mittelpunkt unserer Forschungsvorhaben stehen, ist viel
weniger bekannt: Bei atopischer Dermatitis wurde immunhistologisch eine höhere IL-17
Expression in akuten als in chronischen Läsionen nachgewiesen 37. Für die allergische
Kontaktdermatitis wurde gezeigt, dass Nickel-spezifische T-Zellen IL-17 sezernieren,
welches in vielfältiger Weise auf Keratinozyten wirken kann. IL-17 induziert insbesondere
ICAM-1, IL-8, GM-CSF und HLA-DR und inhibiert die CCL5 und CCL27 Expression in
stimulierten Keratinozyten 38-40.
IL-12 ist für Th Zellen das zentrale Polarisierungszytokin für die Th1 Richtung und für
humane Zellen der entscheidende IFNγ induzierende Faktor (Übersicht: 41). Dies ist trotz der
neuen Erkenntnisse zu IL-23 unumstritten (Übersicht: 42). Es wurde von mehreren
Arbeitsgruppen beschrieben, dass humane Keratinozyten IL-12 produzieren 43-45; allerdings
unterscheiden einige der früheren Arbeiten nicht zwischen IL-12 und IL-23. Die von
kultivierten Keratinozyten produzierte IL-12 Mengen sind gering und lassen sich nur in
aufkonzentrierten Kulturüberständen mit hochsensitiven ELISA-Systemen nachweisen (das
gleiche gilt für IL-23). Dennoch ist die Zahl der Keratinozyten so groß, dass diese Quelle für
den Entzündungsverlauf von Bedeutung sein kann. IL-12 bindet an IL-12Rß1, den es mit IL23 teilt und an IL-12Rß2. Die ß2 Kette ist stark reguliert und von deren Expression hängt das
Ansprechen von Lymphozyten auf IL-12 ab. Über IL-12Rß2 wird inbesondere Stat4 aktiviert;
andere Signalwege sind daneben ebenfalls beschrieben 42.
Für Ekzemerkrankungen, inbesondere die atopische Dermatitis, besteht weitgehender
Konsens, dass IL-12 mit der Einleitung der Chronifizierung des Ekzems vermehrt in humaner
läsionaler Haut exprimiert wird 45,46, wobei jedoch die "Haupt"quelle des IL-12
unterschiedlich beurteilt wird (Eosinophile, Keratinozyten, Langerhans-Zellen, IDEC). Für
die Wirkung von IL-12 auf Keratinozyten sind bisher keine deutlichen Effekte, bis auf eine
erhöhte UV-Protektion, beschrieben worden. In unseren Händen hat IL-12 alleine in dem
"Entzündungs"-Mikroarray des Z-Projektes ebenfalls keine deutliche Regulation von Genen
3
Wittmann/Werfel A6
gezeigt. Es gibt jedoch Hinweise, dass IL-12 in Kooperation mit anderen Signalen
regulatorisch auf Keratinozytengene wirkt 47
Für IL-12 liegen nur sehr wenige Daten bezüglich anti-inflammatorischer Eigenschaften vor
7,26
und diese sind bisher auch nicht intensiv untersucht worden. IL-12 kann offensichtlich
ähnlich wie IL-27 einer IL-2 Produktion stimulierter T-Zellen entgegenwirken, SOCS3
induzieren und in einigen murinen Krankheitsmodellen protektiv wirken.
Neue Erkenntnisse zu Interdependenzen von Zytokinen der IL-12 Familie. Neben den
bekannten synergistischen Effekten auf die Th1 Entwicklung und IFNγ Produktion wird
zunehmend deutlich, dass die Zytokine der IL-12 Familie unter unterschiedlichen
Stimulationsbedingungen exprimiert werden 48,49 und im Sinne eines regulierenden
Netzwerkes miteinander verbunden sind. Eine Reihe von neuen Arbeiten deutet darauf hin,
dass IL-12 und IL-27 auf der einen und IL-23 auf der anderen Seite als Gegenspieler auftreten
11,12,26,27,48,50
bzw. sehr unterschiedliche Funktionen ausführen (Übersichtsarbeit: 20).
Aufgrund der Tatsache, dass IL-12 und IL-27 z.T. überlappende Signalwege induzieren, sind
(neben der bekannten gemeinsamen IFNγ Induktion) weitere kooperative Effekte zwischen
diesen beiden Zytokinen auf gemeinsame Zielgene zu erwarten. Beide Zytokine können
IRF-1 51 erhöhen.
Entzündungs-limitierende Effekte sind bisher für IL-27 und IL-12 (s.o), nicht aber für IL-23 7
beschrieben. Sowohl für IL-12 als auch IL-27 ist gezeigt, dass sie SOCS3 (nicht SOCS1/2)
hochregulieren können 7. SOCS3 ist ein inhibitorisches Protein, das Entzündungsantworten
limitieren kann (Übersicht: 52). Es ist bislang unklar, welche Relevanz IL-27 mediierte
SOCS3 Induktion genau hat; dennoch kann aus der aktuellen Literatur geschlossen werden,
dass insbesondere SOCS3 Teil eines klassischen negativen Feedback-Loops sind, der auch die
Zytokine der IL-12 Familien reguliert.
IL-18 wurde ursprünglich als "IFNγ inducing factor" beschrieben. In den letzten Jahren ist
jedoch deutlich geworden, dass die Wirkung von IL-18 stark abhängig ist von den in der
Umgebung vorherrschenden Bedingungen und es sowohl Th1, Th2, als auch Th17 assoziierte
Immunantworten unterstützen kann (Übersicht: 53).
Eine erhöhte Expression von IL-18 und des IL-18 Rezeptors 54 wurde in chronisch
inflammatorischen Hauterkrankungen beschrieben, darunter Psoriasis und atopische
Dermatitis. IL-18 wird in höherem Masse als die Zytokine der IL-12 Familie von humanen
Keratinozyten - auch in der aktiven Form - sezerniert. Obwohl in diesem Projekt die
Mitglieder
der
IL-12
Familie
im
Vordergrund
stehen,
sollen
auch
amplifikatorische/synergistische Effekte des IL-18 miterfasst werden, da es in relevanten
Mengen auch von Keratinozyten im Zellverband sezerniert wird und unseren Vorarbeiten zur
Folge auch von Keratinozyten, die bereits in den Differenzierungsprozess eingetreten sind
(Zeitvogel et al., eingereicht). Daten zur Kooperation von IL-23 und IL-27 mit IL-18 sind
bislang limitiert. IL-18 kann IL-23 in der Regulation der IL-17 Produktion unterstüzten 12.
Mutationen / SNP bei Atopischer Dermatitis mit Relevanz zu diesem Projekt
Im geplanten SFB Projekt soll die Bedeutung der IL-12 Familien Mitglieder für die
Pathogenese von Ekzemerkrankungen untersucht werden. Daher sind Mutationen in Genen,
die o.g. Signalwege betreffen von Wichtigkeit und müssen bei Patientenuntersuchungen
berücksichtigt werden.
Für die atopische Dermatitis als häufigste chronische Ekzemkrankheit sind wesentliche neue
Erkenntnisse im letzten Jahr hinzugekommen, was veränderte Hautbarriereeigenschaften,
bedingt durch Mutationen bzw. Polymorphismen in Molekülen, die in der Epidermis
4
Wittmann / Werfel A6
exprimiert werden, betrifft. Vielfach bestätigt wurde eine Assoziation von AD und einer
Mutationen im Filaggrin-Gen (R501X oder 2282del4) 55,56. Die funktionelle Relevanz einer
Reihe von SNPs (z.B. im LEKTI-, TLR2-, CARD- oder IL-18-Gen 57) für Entstehung und
Verlauf der AD ist noch nicht abschließend geklärt. Es gibt Hinweise, dass Veränderungen im
Reaktions-vermögen auf IL-12/23/27 mit atopischer Dermatitis assoziiert sein können (Tyk2
58
, IL12Rß1 59, IL-12Rß2 60, SOCS3 61,62). Von besonderem Interesse sind die beschriebenen
Polymorphismen in der IL-12/23 Rezeptorkette IL12Rß1 (-111A/T und -2C/T), die
signifikant mit einem erhöhtem Risiko für atopische Dermatitis assoziiert sind 59.
Paradoxerweise gehen Immundefekte, die den gemeinsamen Signalweg der IL-12 Familienmitglieder über die Tyrosinkinase 2 (Tyk2) involvieren, mit atopischem Ekzem einher 58.
SOCS3 ist in läsionaler Haut von schwer betroffenen Patienten mit atopischem Ekzem erhöht
exprimiert 61,62 und es besteht eine genetische Assoziation zwischen atopischem Ekzem und
einem Haplotyp im SOCS3 Gen. Jedoch fehlen Untersuchungen zu Regulation und
Bindungsaktivität bei Ekzempatienten. Die früher gefundene Assoziation von SOCS3
Aktivität mit einer (allergischen) Th2 Antwort 61 konnte in jüngster Vergangenheit nicht
bestätigt werden 22.
Literatur
(1) Pflanz S, Timans JC, Cheung J et al. IL-27, a heterodimeric cytokine composed of EBI3 and p28 protein,
induces proliferation of naive CD4(+) T cells. Immunity. 2002;16:779-790.
(2) Takeda A, Hamano S, Yamanaka A et al. Cutting Edge: Role of IL-27/WSX-1 Signaling for Induction of TBet Through Activation of STAT1 During Initial Th1 Commitment. J Immunol. 2003;170:4886-4890.
(3) Pflanz S, Hibbert L, Mattson J et al. WSX-1 and glycoprotein 130 constitute a signal-transducing receptor for
IL-27. J Immunol. 2004;172:2225-2231.
(4) Hibbert L, Pflanz S, de Waal MR, Kastelein RA. IL-27 and IFN-alpha signal via Stat1 and Stat3 and induce
T-Bet and IL-12Rbeta2 in naive T cells. J Interferon Cytokine Res. 2003;23:513-522.
(5) Lucas S, Ghilardi N, Li J, de Sauvage FJ. IL-27 regulates IL-12 responsiveness of naive CD4+ T cells
through Stat1-dependent and -independent mechanisms. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003;100:1504715052.
(6) Villarino AV, Huang E, Hunter CA. Understanding the pro- and anti-inflammatory properties of IL-27. J
Immunol. 2004;173:715-720.
(7) Villarino AV, Stumhofer JS, Saris CJ et al. IL-27 limits IL-2 production during Th1 differentiation. J
Immunol. 2006;176:237-247.
(8) Villarino A, Hibbert L, Lieberman L et al. The IL-27R (WSX-1) is required to suppress T cell hyperactivity
during infection. Immunity. 2003;19:645-655.
(9) Batten M, Li J, Yi S et al. Interleukin 27 limits autoimmune encephalomyelitis by suppressing the
development of interleukin 17-producing T cells. Nat Immunol. 2006;7:929-936.
(10) Stumhofer JS, Laurence A, Wilson EH et al. Interleukin 27 negatively regulates the development of
interleukin 17-producing T helper cells during chronic inflammation of the central nervous system. Nat
Immunol. 2006;.
(11) Yoshimura T, Takeda A, Hamano S et al. Two-sided roles of IL-27: induction of Th1 differentiation on
naive CD4+ T cells versus suppression of proinflammatory cytokine production including IL-23induced IL-17 on activated CD4+ T cells partially through STAT3-dependent mechanism. J Immunol.
2006;177:5377-5385.
(12) Hoeve MA, Savage ND, de Boer T et al. Divergent effects of IL-12 and IL-23 on the production of IL-17 by
human T cells. Eur J Immunol. 2006;36:661-670.
(13) Ruckerl D, Hessmann M, Yoshimoto T, Ehlers S, Holscher C. Alternatively activated macrophages express
the IL-27 receptor alpha chain WSX-1. Immunobiology. 2006;211:427-436.
(14) Goldberg R, Wildbaum G, Zohar Y, Maor G, Karin N. Suppression of ongoing adjuvant-induced arthritis by
neutralizing the function of the p28 subunit of IL-27. J Immunol. 2004;173:1171-1178.
(15) Wirtz S, Tubbe I, Galle PR et al. Protection from lethal septic peritonitis by neutralizing the biological
function of interleukin 27. J Exp Med. 2006;203:1875-1881.
(16) Larousserie F, Pflanz S, Coulomb-L'Hermine A et al. Expression of IL-27 in human Th1-associated
granulomatous diseases. J Pathol. 2004;202:164-171.
5
Wittmann/Werfel A6
(17) Smits HH, van Beelen AJ, Hessle C et al. Commensal Gram-negative bacteria prime human dendritic cells
for enhanced IL-23 and IL-27 expression and enhanced Th1 development. Eur J Immunol.
2004;34:1371-1380.
(18) Maaser C, Egan LJ, Birkenbach MP, Eckmann L, Kagnoff MF. Expression of Epstein-Barr virus-induced
gene 3 and other interleukin-12-related molecules by human intestinal epithelium. Immunology.
2004;112:437-445.
(19) Piskin G, Sylva-Steenland RM, Bos JD, Teunissen MB. In vitro and in situ expression of IL-23 by
keratinocytes in healthy skin and psoriasis lesions: enhanced expression in psoriatic skin. J Immunol.
2006;176:1908-1915.
(20) Hunter CA. New IL-12-family members: IL-23 and IL-27, cytokines with divergent functions. Nat Rev
Immunol. 2005;5:521-531.
(21) McKenzie BS, Kastelein RA, Cua DJ. Understanding the IL-23-IL-17 immune pathway. Trends Immunol.
2006;27:17-23.
(22) Chen Z, Laurence A, Kanno Y et al. Selective regulatory function of Socs3 in the formation of IL-17secreting T cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006;103:8137-8142.
(23) Yamamoto K, Yamaguchi M, Miyasaka N, Miura O. SOCS-3 inhibits IL-12-induced STAT4 activation by
binding through its SH2 domain to the STAT4 docking site in the IL-12 receptor beta2 subunit.
Biochem Biophys Res Commun. 2003;310:1188-1193.
(24) Kopp T, Lenz P, Bello-Fernandez C et al. IL-23 production by cosecretion of endogenous p19 and
transgenic p40 in keratin 14/p40 transgenic mice: evidence for enhanced cutaneous immunity. J
Immunol. 2003;170:5438-5444.
(25) Wiekowski MT, Leach MW, Evans EW et al. Ubiquitous transgenic expression of the IL-23 subunit p19
induces multiorgan inflammation, runting, infertility, and premature death. J Immunol. 2001;166:75637570.
(26) Murphy CA, Langrish CL, Chen Y et al. Divergent pro- and antiinflammatory roles for IL-23 and IL-12 in
joint autoimmune inflammation. J Exp Med. 2003;198:1951-1957.
(27) Uhlig HH, McKenzie BS, Hue S et al. Differential activity of IL-12 and IL-23 in mucosal and systemic
innate immune pathology. Immunity. 2006;25:309-318.
(28) Happel KI, Dubin PJ, Zheng M et al. Divergent roles of IL-23 and IL-12 in host defense against Klebsiella
pneumoniae. J Exp Med. 2005;202:761-769.
(29) Oppmann B, Lesley R, Blom B et al. Novel p19 protein engages IL-12p40 to form a cytokine, IL-23, with
biological activities similar as well as distinct from IL-12. Immunity. 2000;13:715-725.
(30) Ghilardi N, Kljavin N, Chen Q et al. Compromised humoral and delayed-type hypersensitivity responses in
IL-23-deficient mice. J Immunol. 2004;172:2827-2833.
(31) Nakae S, Komiyama Y, Nambu A et al. Antigen-specific T cell sensitization is impaired in IL-17-deficient
mice, causing suppression of allergic cellular and humoral responses. Immunity. 2002;17:375-387.
(32) Lee E, Trepicchio WL, Oestreicher JL et al. Increased expression of interleukin 23 p19 and p40 in lesional
skin of patients with psoriasis vulgaris. J Exp Med. 2004;199:125-130.
(33) Kauffman CL, Aria N, Toichi E et al. A phase I study evaluating the safety, pharmacokinetics, and clinical
response of a human IL-12 p40 antibody in subjects with plaque psoriasis. J Invest Dermatol.
2004;123:1037-1044.
(34) Chan JR, Blumenschein W, Murphy E et al. IL-23 stimulates epidermal hyperplasia via TNF and IL-20R2dependent mechanisms with implications for psoriasis pathogenesis. J Exp Med. 2006;203:2577-2587.
(35) Zheng Y, Danilenko DM, Valdez P et al. Interleukin-22, a T(H)17 cytokine, mediates IL-23-induced dermal
inflammation and acanthosis. Nature. 2006.
(36) Liang SC, Tan XY, Luxenberg DP et al. Interleukin (IL)-22 and IL-17 are coexpressed by Th17 cells and
cooperatively enhance expression of antimicrobial peptides. J Exp Med. 2006;203:2271-2279.
(37) Toda M, Leung DY, Molet S et al. Polarized in vivo expression of IL-11 and IL-17 between acute and
chronic skin lesions. J Allergy Clin Immunol. 2003;111:875-881.
(38) Albanesi C, Cavani A, Girolomoni G. IL-17 is produced by nickel-specific T lymphocytes and regulates
ICAM-1 expression and chemokine production in human keratinocytes: synergistic or antagonist effects
with IFN-gamma and TNF-alpha. J Immunol. 1999;162:494-502.
(39) Kanda N, Koike S, Watanabe S. IL-17 suppresses TNF-alpha-induced CCL27 production through induction
of COX-2 in human keratinocytes. J Allergy Clin Immunol. 2005;116:1144-1150.
(40) Teunissen MB, Koomen CW, de Waal MR, Wierenga EA, Bos JD. Interleukin-17 and interferon-gamma
synergize in the enhancement of proinflammatory cytokine production by human keratinocytes. J Invest
Dermatol. 1998;111:645-649.
(41) Trinchieri G. Interleukin-12 and the regulation of innate resistance and adaptive immunity. Nat Rev
Immunol. 2003;3:133-146.
(42) Watford WT, Hissong BD, Bream JH et al. Signaling by IL-12 and IL-23 and the immunoregulatory roles
of STAT4. Immunol Rev. 2004;202:139-156.
6
Wittmann / Werfel A6
(43) Aragane Y, Riemann H, Bhardwaj RS et al. IL-12 is expressed and released by human keratinocytes and
epidermoid carcinoma cell lines. J Immunol. 1994;153:5366-5372.
(44) Muller G, Saloga J, Germann T et al. Identification and induction of human keratinocyte-derived IL-12. J
Clin Invest. 1994;94:1799-1805.
(45) Yawalkar N, Egli F, Brand CU, Pichler WJ, Braathen LR. Antigen-presenting cells and keratinocytes
express interleukin-12 in allergic contact dermatitis. Contact Dermatitis. 2000;42:18-22.
(46) Grewe M, Walther S, Gyufko K et al. Analysis of the cytokine pattern expressed in situ in inhalant allergen
patch test reactions of atopic dermatitis patients. J Invest Dermatol. 1995;105:407-410.
(47) Molenda M, Mukkamala L, Blumenberg M. Interleukin IL-12 blocks a specific subset of the transcriptional
profile responsive to UVB in epidermal keratinocytes. Mol Immunol. 2006;43:1933-1940.
(48) Schnurr M, Toy T, Shin A et al. Extracellular nucleotide signaling by P2 receptors inhibits IL-12 and
enhances IL-23 expression in human dendritic cells: a novel role for the cAMP pathway. Blood.
2005;105:1582-1589.
(49) Nagai T, Devergne O, Mueller TF et al. Timing of IFN-beta exposure during human dendritic cell
maturation and naive Th cell stimulation has contrasting effects on Th1 subset generation: a role for
IFN-beta-mediated regulation of IL-12 family cytokines and IL-18 in naive Th cell differentiation. J
Immunol. 2003;171:5233-5243.
(50) Langowski JL, Zhang X, Wu L et al. IL-23 promotes tumour incidence and growth. Nature. 2006;442:461465.
(51) Coccia EM, Passini N, Battistini A et al. Interleukin-12 induces expression of interferon regulatory factor-1
via signal transducer and activator of transcription-4 in human T helper type 1 cells. J Biol Chem.
1999;274:6698-6703.
(52) Alexander WS, Hilton DJ. The role of suppressors of cytokine signaling (SOCS) proteins in regulation of
the immune response. Annu Rev Immunol. 2004;22:503-529.
(53) Nakanishi K, Yoshimoto T, Tsutsui H, Okamura H. Interleukin-18 regulates both Th1 and Th2 responses.
Annu Rev Immunol. 2001;19:423-474.
(54) Wittmann M, Purwar R, Hartmann C, Gutzmer R, Werfel T. Human keratinocytes respond to interleukin18: implication for the course of chronic inflammatory skin diseases. J Invest Dermatol.
2005;124:1225-1233.
(55) Barker JN, Palmer CN, Zhao Y et al. Null mutations in the filaggrin gene (FLG) determine major
susceptibility to early-onset atopic dermatitis that persists into adulthood. J Invest Dermatol.
2007;127:564-567.
(56) Palmer CN, Irvine AD, Terron-Kwiatkowski A et al. Common loss-of-function variants of the epidermal
barrier protein filaggrin are a major predisposing factor for atopic dermatitis. Nat Genet. 2006;38:441446.
(57) Novak N, Kruse S, Potreck J et al. Single nucleotide polymorphisms of the IL18 gene are associated with
atopic eczema. J Allergy Clin Immunol. 2005;115:828-833.
(58) Minegishi Y, Saito M, Morio T et al. Human tyrosine kinase 2 deficiency reveals its requisite roles in
multiple cytokine signals involved in innate and acquired immunity. Immunity. 2006;25:745-755.
(59) Takahashi N, Akahoshi M, Matsuda A et al. Association of the IL12RB1 promoter polymorphisms with
increased risk of atopic dermatitis and other allergic phenotypes. Hum Mol Genet. 2005;14:3149-3159.
(60) Matsui E, Kaneko H, Fukao T et al. Mutations of the IL-12 receptor beta2 chain gene in atopic subjects.
Biochem Biophys Res Commun. 1999;266:551-555.
(61) Seki Y, Inoue H, Nagata N et al. SOCS-3 regulates onset and maintenance of T(H)2-mediated allergic
responses. Nat Med. 2003;9:1047-1054.
(62) Ekelund E, Saaf A, Tengvall-Linder M et al. Elevated expression and genetic association links the SOCS3
gene to atopic dermatitis. Am J Hum Genet. 2006;78:1060-1065.
7