Dokument: In vitro und in vivo Charakterisierung von IFN beta exprimierenden Zellen mittels eines bicistronischen Fluoreszenz-Reporter-Mausmodells

Titel:	In vitro und in vivo Charakterisierung von IFN beta exprimierenden Zellen mittels eines bicistronischen Fluoreszenz-Reporter-Mausmodells
Weiterer Titel:	In vitro and in vivo characterization of IFN beta expressing cells via a bicistronic fluorescence reporter mouse model
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=16950
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20110104-155944-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dresing, Philipp [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 14,91 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 04.01.2011 / geändert 04.01.2011
Beitragende:	Dr. Scheu, Stefanie [Gutachter] Prof. Dr. Westhoff, Peter [Gutachter]
Stichwörter:	Interferon beta, Reporter-Mausmodell, Listeria monocytogenes, Dendritische Zellen
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Typ I Interferone bilden eine Klasse von Sequenzhomologen Zytokinen, zu der multiple IFNs und ein einziges, im Allgemeinen initial exprimiertes IFN gerechnet werden. Typ I Interferone sind essentiell für die Etablierung einer effektiven antiviralen Immunantwort und besitzen pleiotrope immunregulatorische Funktionen. Im Gegensatz zur Wirtsprotektion bei Virusinfektionen ist ihr Einfluss bei bakteriellen Erkrankungen sehr ambivalent. So ist die Expression von Typ I Interferonen nach Infektion mit dem intrazellulären Modellbakterium Listeria monocytogenes für den Wirt von Nachteil und induziert eine erhöhte Bakterienlast in infizierten Organen sowie eine gesteigerte Sterblichkeitsrate. Sehr viele Zelltypen besitzen die molekulare Grundausstattung zur Expression von IFN. Welche Zellen aber diese Zytokinantwort in vivo initiieren ist weitestgehend unbekannt. In der vorliegenden Arbeit wurde daher ein biscistronisches IFN/YFP Reportermausmodell genutzt, das die Identifizierung und eingehende in vitro und in vivo Charakterisierung IFN produzierender Zellen auf zellulärer Ebene durch eine Koexpression von YFP ermöglicht. Durch Stimulation von in vitro aus Knochenmarkszellen differenzierten Makrophagen und Dendritischen Zellen (DCs) mit definierten mikrobiellen Bestandteilen (PAMPs) konnte belegt werden, dass unterschiedliche PAMP Kombinationen zelltypspezifisch zur entsprechend optimalen IFN Produktion führen. Nach in vivo Stimulation mit poly(I:C) und CpG 1668 wurde ein unterschiedliches Lokalisierungs- und Migrationsverhalten der jeweiligen IFN produzierenden Zellen beobachtet. Während poly(I:C) IFN in konventionellen (c)DCs induzierte, die von der roten Pulpa über die Marginalzone in die weiße Pulpa der Milz relokalisierten, war eine Subpopulation plasmazytoider (p)DCs nach CpG Injektion für die Expression des Zytokins verantwortlich. Durch eine Mikroarray basierte Transkriptom Analyse von ex vivo FACS sortierten IFN+ und IFN- pDCs wurde gezeigt, dass eine umfangreiche differentielle Gentranskription zwischen den beiden Populationen vorlag. Insbesondere ließen die in IFN+ pDCs stärker exprimierten Chemokine und Interleukine auf eine spezifische Funktion der IFN-Produzenten bei der Rekrutierung von Effektorzellen sowie der Induktion der zellulären adaptiven Immunantwort schließen. Die funktionelle Analyse der IFN exprimierenden Zellen im etablierten Infektionsmodell der murinen Listeriose zeigte, dass anders als bisher vermutet, nicht Makrophagen, sondern eine hochaktivierte Effektorpopulation von Antigenpräsentierenden Zellen für die IFN Expression in der Milz verantwortlich ist. Diese Zellen exprimierten über IFN hinaus im höchsten Maße iNOS und TNF und waren in der Lage, naïve T-Zellen zu primen. Daher konnten diese Zellen eindeutig als neue Subpopulation von TNF und iNOS produzierenden DCs (Tip-DCs) identifiziert werden. Überraschenderweise zeigte ein adoptiv-er Transfer von IFN+ Tip-DCs in IFN defiziente Mäuse, dass diese Zellpopulation keinen ungünstigen Effekt auf den Wirt ausübte, sondern im Gegenteil durch eine Reduktion der Bakterienlast in infizierten Organen protektiv wirkte. Trotz der Expression des für den Wirt in dieser Situation ungünstigen IFN überwiegt die durch iNOS und TNF aktivierte bakterizide Effektorfunktion. Somit konnten in dieser Arbeit erstmals die Initiatorzelltypen der Typ I IFN Antwort in vivo auf zellulärer Ebene identifiziert und durch die eingehende Charakterisierung dieser Zellen ein tieferes Verständnis für ihre immunologische Funktion erreicht werden. Type I interferons constitute a class of sequence-homologous cytokines that consist of multiple IFNs and a single IFN which in general is expressed first. Type I interferons are essential for the establishment of a protective antiviral immune response and possess pleiotropic immunoregulatory features. In contrast to their beneficial impact in viral infections the outcome of their actions in bacterial challenges is ambivalent. For instance, the induction of type I interferons during infection with the intracellular model bacterium Listeria monocytogenes was shown to be detrimental to the host and to induce an increased bacterial burden in infected organs as well as an elevated death rate. Although many cell types have the molecular equipment for the expression of IFN in place the cells that initiate that cytokine response in vivo remain obscure. In the present thesis a bicistronic IFN/YFP reporter mouse model was used to identify and characterize in detail the IFN producing cells in vitro and in vivo by means of YFP coexpression. Stimulation of in vitro bone marrow derived macrophages, and dendritic cells (DCs) with defined microbial compounds (PAMPs) showed that distinct PAMP combinations lead to an optimal IFN production in a cell type specific manner. After in vivo injection of poly(I:C) and CpG 1668 a differential localization and migratory behaviour of the particular IFN producing cell could be observed. While poly(I:C) triggered IFN from conventional DCs that relocalized from the red pulp via the marginal zone to the white pulp of the spleen a subpopulation of plasmacytoid DCs was accountable for the expression of the cytokine after CpG 1668 injection. A microarray based transcriptome evaluation of ex vivo FACS sorted IFN+ vs. IFN- pDCs revealed that a substantial amount of differential genexpression existed between the two pDC populations. The overrepresented expression of many chemokines and cytokines, in particular, in the IFN+ pDC fraction hinted at an outstanding function of these cells in both the recruitment of effector cells and the induction of an adaptive cellular immune response. The functional analysis of the IFN expressing cells in the well-established infection model of murine listeriosis showed that not macrophages as assumed so far were responsible for the production of the cytokine. In contrast, a highly activated population of effector APCs in the spleen was accountable for the expression of IFN. Besides IFN these cells express high amounts of TNF and iNOS and were able to prime naïve T cells. Therefore these cells could clearly be identified as a subpopulation of TNF and iNOS producing DCs (Tip-DCs). Strikingly, adoptively transferred IFN+ Tip-DCs into IFN deficient mice did not reveal an adverse effect on the host but in contrast had rather a protective impact by causing a reduced bacterial burden in infected organs. In this situation the iNOS and TNF mediated bactericidal effector functions might outweigh the overall adverse effect of IFN to the host. Here for the first time an in depth analysis of the type I IFN initiator cell types was performed on the cellular level in vivo and led through the functional characterization of these cells to a deeper understanding of their immuno-logical functions.
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Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Medizinische Mikrobiologie
Dokument erstellt am:	04.01.2011
Dateien geändert am:	04.01.2011
Promotionsantrag am:	17.10.2010
Datum der Promotion:	17.12.2010