Entwicklung und Charakterisierung von Trägersystemen zur dermalen Immuntherapie mit Hymenopterenallergenen

Abstract

Sowohl Atopiker als auch nicht-Atopiker sind von IgE-vermittelten, allergischen Reaktionen auf Insektenstiche in etwa gleichem Maße betroffen. Die klinische Manifestation einer solchen Reaktion kann von lokalen Hautreizungen und Schwellungen bis hin zu schweren, systemischen Anaphylaxien mit Herz-Rhythmus-Störungen und Dyspnoe führen. In seltenen Fällen kann eine erfolgte Giftexposition sogar zum Herz-Kreislauf-Stillstand führen. Lediglich die Allergen-spezifische Immuntherapie (AIT) bekämpft die Ursache einer Insektenstichallergie. Für die Behandlung der Bienengiftallergie gibt es bisher jedoch nur die subkutane Anwendungsform. Aufgrund der Invasivität dieser Applikationsart und den damit einhergehenden Nachteilen (Risiko für Nebenwirkungen, z.B. generalisierte Hautausschläge und Atembeschwerden), sowie dem strikten Therapieregime (regelmäßiger Arztbesuch, ärztliche Nachüberwachung etc.), leidet die Patientencompliance. Im Gegensatz zur subkutanen AIT ermöglicht die dermale AIT ein direktes Addressieren der dermalen Zielzellen (z.B. epidermale Langerhans-Zellen), minimiert somit das Nebenwirkungsrisiko und erhöht damit die Patientencompliance. In dieser Arbeit wurden daher Trägersysteme zur dermalen Applikation von Api m 1, dem Majorallergen der europäischen Honigbiene, entwickelt und charakterisiert. Dazu zählten Mikroemulsionen, Mikroemulsion-basierte Organogele (MBO) und Hydrogele. Durch physikochemische Charakterisierungsmethoden (u.a. dynamische Lichtstreuung und Oszillationsrheologie) konnten stabile Formulierungen identifiziert und ausgewählt werden. Basierend auf den Charakterisierungsexperimenten wurden eine Mikroemulsion, ein MBO und ein hyaluronsäuremodifiziertes Hydrogel mit Alexa FluorTM 647 markiertem Api m 1 beladen und die Penetrationsförderung dieser Formulierungen in einem ex-vivo Schweineohrmodell und konfokaler-Laser-Scanning-Mikroskopie untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Mikroemulsion, sowie das MBO die Penetration von Api m 1 in die Haut ermöglichten. Besonders die Mikroemulsion förderte die Penetration in einem Ausmaß, dass die epidermalen Zielzellen einer AIT aller Voraussicht erreicht werden können. Schuppe et al. (Schuppe et al. 2018) bestätigten dieses Ergebnis durch den Einsatz der entwickelten Mikroemulsion in einem Bienengift-allergischen Mausmodell. Darüber hinaus konnte in dieser Arbeit eine für Api m 1 optimierte Aufarbeitung aus der Mikroemulsion und RP-HPLC Analytik entwickelt werden. IgE-mediated allergic reactions to stinging-insects affect atopic and non-atopic equally. The clinic symptoms of such reactions can lead to local skin-reactions and swelling, but also heavy systemic reactions such as cardiovascular disorders or dyspnoea. In rare cases, the exposition to insect-venom can lead to cardiac arrest. Only the allergen-specific immunotherapy (AIT) challenges the cause of a stinging-insect allergy the treatment of bee-venom allergy is only even possible with subcutaneous applicable therapeutics. Due to the invasiveness of subcutaneous drug administration, its associated risk of side effects (e.g. generalised rashes and respiratory problems) and its very strict therapeutic regime (e.g. doctor s appointment, administration of the therapeutic in a hospital with follow up medical supervision etc.), patient s compliance is a crucial problem. Contrary to a subcutaneous application, a more direct targeting of the dermal dendritic cells (e.g. epidermal Langerhans cells) is possible with dermal AIT. That minimises the risk of unwanted side effects and rises patients compliance. Therefore, drug delivery systems for the dermal application of Api m 1, bee venom s major allergen, were developed and characterised. This included microemulsions, microemulsion-based organogels and hydrogels. Based on physicochemical characterising methods (e.g. dynamic light scattering and oscillatory rheology), stable formulations were identified and selected. On the account of the characterising-experiments, a microemulsion as well as a microemulsion-based organogel and a hyaluronic acid modified poloxamer-hydrogell were subsequently loaded with Alexa FluorTM 647-labelled Api m 1 and their penetration enhancement was studied using an ex-vivo pig ear model and confocal laser-scanning microscopy. It could be shown that both the microemulsion, as well as the microemulsion-based organogel, enhanced the penetration of Api m 1 into the skin. In particular, the microemulsion enhanced the penetration of Api m 1 to such an extent, that it is likely be able to reach the epidermal target cells of dermal allergen-specific immunotherapy. Schuppe et al. (Schuppe et al. 2018) confirmed this result by using the developed microemulsion in a bee-venom allergic mouse model. Furthermore an analytical workup and a RP-HPLC method for Api m 1 in microemulsion was developed and evaluated.