Dokument: Effekt von GM-CSF auf Dendritische Zellen im ZNS: Charakterisierung in vitro und in vivo

Titel:	Effekt von GM-CSF auf Dendritische Zellen im ZNS: Charakterisierung in vitro und in vivo
Weiterer Titel:	Effect of GM-CSF on ZNS-DC: Characterisation in vitro and in vovo
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=11990
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20090707-144630-1
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Mausberg, Anne-Kathrin [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,35 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 03.07.2009 / geändert 03.07.2009
Beitragende:	Prof. Dr. Pfeffer, Klaus [Gutachter] Prof. Dr. Schmitt, Lutz [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	GM-CSF ist sowohl ein hämatopoetischer Wachstumsfaktor als auch ein proinflammatorisches Zytokin. Während GM-CSF im gesunden ZNS fehlt, ist es unter diversen pathologischen Bedingungen wie MS, Alzheimer und ZNS-Infektionen nachzuweisen und korreliert mit der Anwesenheit von DC im ZNS. Allerdings ist bisher nicht geklärt, welche Rolle GM-CSF bei der Initiierung einer Immunantwort im Gehirn zukommt. GM-CSF hat in vitro einen wesentlichen Einfluss auf Mikroglia. In der Anwesenheit von GM-CSF differenzieren neonatale Mikroglia zu DC. In der vorliegenden Arbeit wurden diese GM-CSF differenzierte Mikroglia aus verschiedenen Mausstämmen näher charakterisiert und verglichen. Neben phänotypischen Eigenschaften von DC zeigten GM-CSF differenzierte Mikroglia aus BALB/c Mäusen zusätzlich das Hauptmerkmal reifer DC: sie hatten die Fähigkeit naive, allogene T-Zellen zu stimulieren. Im Gegensatz dazu war Mikroglia aus C57BL/6 Mäusen zwar phänotypisch identisch, aber nicht in der Lage, naive T-Zellen oder auch voraktivierte T-Zellen zu stimulieren. Interessanterweise inhibierten C57BL/6 Mikroglia in der Kokultur die T-Zellproliferation, die durch verschiedene APC-Populationen induziert wurde. Die inhibitorische Aktivität der GM-CSF differenzierten C57BL/6 Mikroglia war dabei unabhängig von deren Reifungsstatus, benötigte aber einen direkten Zell-Zellkontakt. Des Weiteren wurde die Genexpression putativer inhibitorischer Moleküle (wie inhibitorische Rezeptoren und Apoptose induzierende Rezeptoren) mittels Real-Time RT-PCR in BALB/c und C57BL/6 Mikroglia verglichen. Keines der untersuchten Gene war differenziell exprimiert und es ist daher unwahrscheinlich, dass diese bei der unterschiedlichen T-Zellaktivierung eine Rolle spielen. Die Analyse der stimulatorischen Eigenschaften von GM-CSF differenzierter Mikroglia wurde ausgeweitet um vier weitere Mausstämme. Interessanterweise stellte sich heraus, dass die stimulatorische Kapazität nur in BALB/c Mikroglia zu beobachten ist, während Mikroglia anderer Mausstämme unterschiedliche inhibitorische Kapazität aufwiesen. Um die in vivo Rolle von GM-CSF bei der Induktion von DC im ZNS und deren funktionellen Aktivität zu untersuchen, wurden C57BL/6 Mäuse intrazerebroventrikulär mit GM-CSF behandelt. Diese Behandlung induzierte einen deutlichen und signifikanten Anstieg der intrazerebralen Leukozyten, die eine hohe Expression von CD45 aufwiesen. Diese hohe CD45 Expression spricht eher für einen peripheren Ursprung. Die infiltrierenden Zellen waren zum überwiegenden Teil myeloide DC (CD45high, CD11c+, CD11b+) und zeigten einen aktivierten Phänotyp (MHCII+, CD80+). Zudem waren ZNS-DC aus GM-CSF behandelten C57BL/6 Mäusen fähig, naive T-Zellen in einer allogenen Reaktion zu stimulieren. Die alleinige intrazerebrale Gabe von GM-CSF in vivo reichte also - auch ohne weitere inflammatorische Stimuli – aus, funktionell aktivierte ZNS-DC zu induzieren. Im Gegensatz zu GM-CSF resultierte die intrazerebroventrikuläre Gabe von IFNγ in einer erhöhten Expression von MHCII auf weitverzweigten Zellen, die residenten Mikroglia entsprechen, hatte jedoch keinen vergleichbaren Einfluss auf die Infiltration peripherer Zellen. Somit konnte in der vorliegenden Arbeit für GM-CSF in vivo eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von DC im ZNS definiert werden. Bemerkenswert ist dabei, dass der GM-CSF Effekt in vivo primär über die Rekrutierung von DC oder deren Vorläufer aus der Peripherie vermittelt wird, während kaum eine Aktivierung hirnresidenter Mikroglia nachweisbar war. GM-CSF is a hematopoietic growth factor as well as a proinflammatory cytokine. While GM-CSF is lacking in normal brain tissue, it is expressed under various pathological conditions (such as MS, Alzheimer’s disease and CNS-infections) and correlates with the presence of DC. However, the role of GM-CSF for the onset of the immune response in the brain is still unclear. GM-CSF has profound effects on microglial cells in vitro. GM-CSF promotes the differentiation of neonatal microglia into cells similar to DC. In this dissertation these GM-CSF-differentiated microglia were further analysed and compared from different strains of mice. When generated from BALB/c mice GM-CSF-differentiated microglia were phenotypically similar to DC and exhibited the hallmark function of DC, namely the ability to stimulate naïve T lymphocytes in a mixed leukocyte reaction. In contrast, phenotypically comparable microglia from C57BL/6 mice were unable to activate allogeneic T cells and also primed T cells. Moreover, in co-cultures GM-CSF-differentiated microglia from C57BL/6 mice inhibited T-cell stimulation induced by different APC populations. This inhibitory activity of C57BL/6 microglia was independent of their maturation status and was cell-cell contact dependent. The analysis was extended by characterization of microglia from four additional mouse strains. The microglia of the four mouse strains exhibited differing inhibitory phenotypes, while the stimulatory phenotype was observed only in BALB/c microglia. To elucidate these striking strain-specific differences in T-cell activation and inhibition, gene expression of putative inhibitory molecules (inhibitory receptors and apoptosis-inducing genes) was compared in stimulatory BALB/c vs. inhibitory C57BL/6 microglia using real-time RT-PCR. None of these genes were differentially expressed and were therefore not responsible for mediating the differences in the T-cell activation. To analyze the in vivo role of GM-CSF in the induction of DC and their functional activity as immune cells in the CNS, chronic intracerebroventricular administration of GM-CSF into the brains of healthy adult C57BL/6 mice were performed. This GM-CSF treatment significantly increased the number of leukocytes expressing high levels of CD45, indicative of peripheral, blood derived cells. The infiltrating cells were mostly DC of the myeloid lineage (CD45high,CD11c+, CD11b+) with an activated phenotype (MHCII+, CD80+). Moreover, DC from GM-CSF treated mice were fully competent to activate naïve allogeneic T cells in a mixed leukocyte reaction. The intracerebroventricular GM-CSF treatment induced the presence of functionally competent DC with an activated phenotype - even without a further inflammatory stimulus. In contrast, intracerebroventricular IFNγ administration induced the MHCII expression on ramified cells resembling resident microglia but did not induce a comparable infiltration of peripheral cells. This dissertation revealed a crucial role for GM-CSF in vivo regarding the development of DC in the CNS. Notably the main effect of intracerebroventricular GM-CSF is the recruitment of DC (or their precursors) from the periphery, while almost no activation of brain resident microglia was observed.
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Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Medizinische Mikrobiologie
Dokument erstellt am:	07.07.2009
Dateien geändert am:	03.07.2009
Promotionsantrag am:	05.02.2009
Datum der Promotion:	27.04.2009