Dendritic cell stress responses after exposure to a novel rubber skin sensitizer

Abstract

It is widely recognized that exposure to harmful chemicals can affect our health. Allergic contact dermatitis is an allergic skin disease and one of the most common work-related diseases in today’s society. It can be caused by numerous substances, including rubber chemicals. They can be particularly problematic since many professions have daily contact with rubber chemicals, e.g., by wearing disposable protective gloves. Based on previously obtained data from omics experiments the novel rubber chemical investigated in this thesis was hypothesized to affect the cellular regulation responses autophagy and oxidative stress, which are both important in keeping cellular homeostasis and controlling survival. The same chemical was also subjected to a cell-based assay where it was predicted to be a strong skin sensitizer.

Dendritic cells play an important role in allergic responses caused by skin sensitizers and one of its major functions are triggering the adaptive immune response. The goal for this thesis was therefore to investigate the regulation of autophagy and apoptosis in human dendritic cell-models in response to this novel rubber chemical. A significant increase in the number of apoptotic cells in the cell line MUTZ-3 was detected after 24 h exposure using a flow cytometry apoptosis kit. Autophagy regulation in MUTZ-3 and primary cells was studied by investigating changes in p62 and LC3 protein levels with western blot. While experiments need to be repeated for statistical analysis the results obtained in this study are consistent with an inhibition of autophagy rather than induction in response to the rubber chemical.

Popular Abstract (Swedish)

Vi utsätts dagligen för en mängd främmande kemikalier, varav vissa är skadliga både för miljön och folkhälsan. Ett exempel är ämnen som orsakar allergiska hudsjukdomar och som är en av de vanligaste orsakerna till arbetsrelaterade sjukdomar inom vissa yrken. Det är därför viktigt att utveckla effektiva metoder för att identifiera och begränsa förekomsten av dessa skadliga ämnen i ett tidigt skede.

Hudallergi, eller allergiskt kontakteksem, uppkommer på grund av en reaktion från immunförsvaret och orsakar en inflammation i huden. För att en person ska kunna utveckla allergiskt kontakteksem behöver ämnet i fråga både orsaka en så kallad sensibilisering (förlopp där en överkänslighet skapas) och sen en allergisk reaktion. Hudsensibilisering kan orsakas av en mängd olika ämnen, men varför orsakar kontakt med vissa ämnen allergiska reaktioner och andra inte? Finns det något sätt att förutspå om ett ämne är allergiframkallande?

I många yrkesgrupper är idag skyddshandskar ett viktigt hjälpmedel för att skydda både sig själv och andra. Tyvärr är det dock vanligt att skyddshandskarna själva blir ett problem, eftersom vissa av deras tillsatser kan orsaka allergiska reaktioner. Jag har därför valt att fokusera på en nyupptäckt gummikemikalie som kallas CEDMC och försökt förstå dess sensibiliserande egenskaper genom att studera hur den påverkar mänskliga celler. CEDMC kan bland annat hittas i vissa typer av gummihandskar och har pekats ut som troligt allergiframkallande i både kliniska observationer och i test för att förutse allergiframkallande ämnen.

Immunförsvaret är kroppens verktyg för att försvara sig mot eller bekämpa infektioner. Det är ett komplext nätverk bestående av olika organ och celler, där dessa celler brukar med ett gemensamt namn kallas vita blodkroppar. För att i denna studie få en bättre förståelse för hur samspelet mellan gummikemikalier och sensibilisering fungerar har en specifik grupp av vita blodkroppar, så kallade dendritceller, undersökts. Dendritceller är speciellt viktiga då de inte bara identifierar potentiella inkräktare, utan också uppmärksammar och aktiverar andra typer av vita blodkroppar om själva inkräktaren så att rätt försvar kan sättas i gång.

I detta arbete har olika typer av reaktioner i cellerna (så kallade stressresponser) som uppstår när vi utsätts för CEDMC studerats. Framför allt har de två responserna autofagi (cellernas nedbrytnings- och återvinningssystem) och apoptos (programmerad celldöd) i dendritcellmodeller undersökts med hjälp av de två metoderna; Flödescytometri och Western blot analys. Gemensamt för dessa metoder är att man märker in cellerna eller proteinerna man vill undersöka med antikroppar för att sedan kunna identifiera och studera olika egenskaper, samt mängdskillnader.

Data framtagna med flödescytometri har använts för att få en större förståelse för hur många dendritceller som går in i apoptos (programmerad celldöd) och om exponering för CEDMC ökar antalet döda celler. Mina resultat antyder att dendritcellerna blivit påverkade av behandling med CEDMC då antalet apoptotiska celler mer än fördubblades jämfört med kontrollen. Undersökningen och förståelsen av processen autofagi, samt tolkning av resultaten från Western blot analysen, är mer komplexa. Resultaten indikerar att exponering för CEDMC kan blockera autofagi-processen i cellerna för de senare tidpunkterna, vilket stämmer överens med data från tidigare experiment. Det behövs dock fler repetitioner och analysverktyg för att fullt ut förstå autofagins och apoptosens roll i hudallergi och den cellulär stress som orsakas av CEDMC.

Sammanfattningsvis har detta arbete visat att exponering för CEDMC kan påverka cellulära processer som autofagi och apoptos. Dessa upptäckelser bidrar med värdefulla ledtrådar till framtida forskning inom det hittills relativt outforskade området om relationen mellan autofagi och allergi. Förhoppningen är att dessa resultat ska bidra till utformningen av nya analysmetoder för att på ett tidigt stadium förebygga och eliminera allergiframkallande ämnen i vardagsprodukter.

• author: Wahlberg, Malin
• supervisor: Kathrin Zeller; Gabor Merenyi
• organization: Department of Immunotechnology
• alternative title: Cellulära stressreaktioner i dendritceller efter exponering för en ny hudsensibiliserande gummikemikalie
• course: KIMM05 20222
• year: 2023
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Biology and Life Sciences
• language: English
• id: 9112685
• date added to LUP: 2023-03-21 14:36:16
• date last changed: 2023-10-02 08:24:49