| License: Publishing license for publications including print on demand (3MB) |
- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-300188
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.30018
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Date: | 30 June 2014 |
| Referee: | Prof. Dr. Uwe Ritter |
| Date of exam: | 13 May 2014 |
| Institutions: | Medicine > Lehrstuhl für Immunologie |
| Keywords: | experimentelle Leishmaniose, myeloide Suppressorzellen, myeloid-derived suppressor cell, MDSC, CCR2 |
| Dewey Decimal Classification: | 500 Science > 570 Life sciences |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 30018 |
Abstract (German)
Die erfolgreiche Eliminierung des intrazellulären Parasiten L. major ist abhängig von der adaptiven Immunantwort des Wirts. Werden Zytokine produziert, die überwiegend in TH1-dominierten Immunreaktionen vorzufinden sind (z.B. IFNγ, IL-12), können infizierte Makrophagen durch die Produktion leishmanizider Moleküle die Parasiten effizient eliminieren. Bei einer TH2-Immunreaktion entwickelt sich ...
Abstract (German)
Die erfolgreiche Eliminierung des intrazellulären Parasiten L. major ist abhängig von der adaptiven Immunantwort des Wirts. Werden Zytokine produziert, die überwiegend in TH1-dominierten Immunreaktionen vorzufinden sind (z.B. IFNγ, IL-12), können infizierte Makrophagen durch die Produktion leishmanizider Moleküle die Parasiten effizient eliminieren. Bei einer TH2-Immunreaktion entwickelt sich dagegen ein chronischer Krankheitsverlauf, was auf eine erhöhte IL-4- und reduzierte IFNγ-Produktion zurückzuführen ist. Im Mausmodell können diese unterschiedlichen Immunreaktionen in zwei Mausstämmen beobachtet werden: C57BL/6-Mäuse sind in der Lage eine L. major Infektion abzuheilen, wohingegen es BALB/c-Mäusen nicht möglich ist die Infektion zu kontrollieren. Neben dendritischen Zellen, die überwiegend für die Induktion einer adaptiven T-Zellantwort verantwortlich sind, nehmen andere myeloide Zellen unterschiedliche Funktionen ein. So sind Makrophagen einerseits Wirtszellen in denen die Parasiten replizieren können, andererseits agieren sie auch, wie oben bereits beschrieben, als Effektorzellen des Immunsystems. Myeloide Zellen sind aber nicht nur in der Lage eine Immunantwort zu unterstützen. Seit mehreren Jahren wird beschrieben, dass sogenannte myeloide Suppressorzellen (engl.: myeloid-derived suppressor cells; MDSCs) eine Immunreaktion mittels der suppressiven Faktoren iNOS und Arginase-1 auch supprimieren können. In der vorliegenden Arbeit wurden deren Eigenschaften und Funktionalität während einer Leishmaniose untersucht.
Es konnte gezeigt werden, dass sich die beiden Mausstämme C57BL/6 und BALB/c in ihrer Zusammensetzung myeloider Zellen unterscheiden. Insbesondere weisen BALB/c-Mäuse im Knochenmark, Blut, Lymphknoten und am Infektionsort einen geringeren Anteil monozytärer MDSCs (Mo-MDSCs) auf. Sowohl in vitro generierte MDSCs aus C57BL/6- als auch BALB/c-Mäusen können eine Leishmanienantigen-spezifische T-Zellproliferation hemmen. Obwohl MDSCs aus BALB/c-Mäusen eine T-Zellproliferation supprimieren, wurde auf mRNA-Ebene eine geringere iNOS und Arginase-1 Expression als in C57BL/6-MDSCs nachgewiesen. Auch der Nitrit-Gehalt in Überständen von Suppressionsassays von BALB/c-Mäusen war signifikant geringer als in Suppressionsassays aus C57BL/6-Mäusen. Für C57BL/6-MDSCs dagegen konnte ein iNOS/NO-abhängiger Suppressionsmechanismus detektiert werden. Um den Einfluss von L. major Parasiten auf die Funktionalität von MDSCs zu untersuchen, wurden MDSCs vor einem Suppressionassay mit Parasiten kokultiviert.
Nach der Kokultur zeigte sich, dass MDSCs aus BALB/c-Mäusen ihre Fähigkeit eine CD4+ T-Zellproliferation zu hemmen verlieren. Um zu prüfen, ob die Aufhebung der Suppressivität mit dem chronischen Krankheitsverlauf, und damit einer deregulierten Immunantwort einhergeht, wurden C-C Chemokinrezeptor 2 (CCR2) - defiziente Mäuse (C57BL/6 Hintergrund) verwendet. In diesen Mäusen wird auf Mo-MDSCs kein CCR2 exprimiert und zeigen dadurch eine eingeschränkte Rekrutierung zum Infektionsort. Nach einer Leishmanieninfektion zeigen CCR2-/--Mäuse eine enorme Fußdickeschwellung. Es wurden weniger Mo-MDSCs im Infiltrat im Fußgewebe identifiziert. In Knochenmarkchimären-Mäusen, die 50% Wildtyp und 50% CCR2-/--Knochenmark transferiert bekamen, konnte in CCR2-/--Mäusen der starke Phänotyp aufgehoben werden. Weiterhin wurde nachgewiesen, dass die Migration von Mo-MDSCs in den drainierenden Lymphknoten CCR2-unabhänig verläuft, zum Infektionsort allerdings CCR2-abhängig. Daher kann der Verlauf der Leishmaniose in CCR2-/--Mäusen nicht auf eine deregulierte Immunreaktion aufgrund fehlender Mo-MDSC im Lymphknoten zurückzuführen sein. Vielmehr könnte durch die eingeschränkte Rekrutierung von Mo-MDSCs zum Infektionsort die Replikation der Parasiten gefördert werden, was nicht auf eine suppressive Funktion dieser unreifen myeloiden Zellen in der Leishmaniose schließen lässt.
Aufgrund der durchgeführten Experimente kann zwar der Phänotyp einer myeloiden Suppressorzelle während einer Leishmaniose nachgewiesen werden, deren Funktionalität bzw. Relevanz in vivo kann mit den heutigen experimentellen Mitteln jedoch nicht einwandfrei bestätigt werden.
Translation of the abstract (English)
Efficient elimination of the intracellular parasite Leishmania (L.) major is dependent on the host’s adaptive immune response. Infected macrophages are able to kill the parasite with leishmanicidal molecules when the immune reaction is predominantly characterized by T helper type 1 (TH1) cytokines (e.g. IFNγ, IL-12). In contrast, if the host’s immune reaction is TH2 polarized, a chronic course of ...
Translation of the abstract (English)
Efficient elimination of the intracellular parasite Leishmania (L.) major is dependent on the host’s adaptive immune response. Infected macrophages are able to kill the parasite with leishmanicidal molecules when the immune reaction is predominantly characterized by T helper type 1 (TH1) cytokines (e.g. IFNγ, IL-12). In contrast, if the host’s immune reaction is TH2 polarized, a chronic course of disease is developing, caused by an increased IL-4 and a decreased IFNγ production. These different immune responses can be observed in two mouse strains: C57BL/6 mice are able to cure an L. major infection, whereas BALB/c mice can`t control the infection.
Besides dendritic cells, which are the main inducers of adaptive T cell immune responses, other myeloid cells fulfill different functions. On the one hand macrophages are host cells for parasite replication, on the other hand macrophages are effector cells of the immune system. Myeloid cells have not only the ability to support an immune response. For some years, so called myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) have been described as cells inhibiting immune reactions via the suppressive mediators inducible nitric oxide synthase (iNOS) and Arginase-1. In the present work the suppressive properties and functionality of MDSCs during experimental leishmaniasis were investigated.
It has been demonstrated that the composition of myeloid cells differs between the mouse strains C57BL/6 and BALB/c. BALB/c mice in particular have a lower content of monocytic MDSCs (Mo-MDSCs) in the bone marrow, blood, lymph nodes and the site of infection. In vitro generated MDSCs from C57BL/6 and BALB/c can suppress a Leishmania-antigen specific T cell proliferation. Although in vitro MDSCs from BALB/c mice could inhibit T cell proliferation, on mRNA level a lower iNOS and Arginase-1 expression has been found in these cells compared to MDSCs from C57BL/6 mice. In the supernatant of suppression assays the amount of nitrite in BALB/c co-cultures was also significant lower than in C57BL/6 suppression assays. In contrast to BALB/c mice, C57BL/6 derived MDSCs show an iNOS/NO-dependent suppression mechanism. To analyze the impact of the parasite L. major on the functionality of MDSCs, these cells were co-cultured with parasites before the suppression assays. After incubating the parasites along with the cells MDSCs from BALB/c mice lost their ability to inhibit the proliferation of CD4+ T cells.
To give further proof if the disappearance of suppression results in a chronic course of disease and therefore a deregulated immune response, C-C chemokine receptor 2 (CCR2) – deficient mice (C57BL/6 background) were used in the present study. Mo-MDSCs in these mice lack CCR2 expression, leading to limited recruitment of Mo-MDSCs to the site of infection. During leishmaniasis CCR2-/- mice develop a severe footpad swelling. The amount of Mo-MDSCs in the footpad infiltrate was reduced. Furthermore, in bone marrow chimeric mice which were reconstituted with 50 % wild type and 50 % CCR2-/- bone marrow the strong footpad swelling was reversed. In these mice it was shown that the migration of Mo-MDSC into draining lymph nodes was CCR2 independent, whereas the recruitment to the site of infection was CCR2 dependent. In conclusion the severe course of leishmaniasis in CCR2-/- mice can`t be explained by a deregulated immune response because of missing Mo-MDSCs in the lymph nodes. The limited migration of Mo-MDSCs to the site of infection supports the replication of the parasites suggesting no suppressive function of these immature myeloid cells during leishmaniasis.
Based on the performed experiments a suppressive phenotype of myeloid-derived suppressor cells can be detected during leishmaniasis, but with today`s experimental techniques the functionality and relevance in vivo can`t be properly confirmed.
Metadata last modified: 26 Nov 2020 01:05
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