Dokument: Antimikrobielle und immunregulatorische Eigenschaften der Tryptophan 2,3-Dioxygenase und die Analyse der funktionellen Effekte des Tryptophan-Analogons 1-Methyl-Tryptophan

Titel:	Antimikrobielle und immunregulatorische Eigenschaften der Tryptophan 2,3-Dioxygenase und die Analyse der funktionellen Effekte des Tryptophan-Analogons 1-Methyl-Tryptophan
Weiterer Titel:	Antimicrobial and immunoregulatory properties of tryptophan 2,3-dioxygenase and analysis of functional effects of the tryptophan-analogon 1-methyl-tryptophan
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=16975
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20110131-094048-9
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dipl. Biol. Schmidt, Silvia [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 3,07 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 10.01.2011 / geändert 10.01.2011
Beitragende:	Prof. Dr. Däubener, Walter [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Ernst, Joachim F. [Gutachter]
Stichwörter:	antimikrobiell immunregulatorisch IDO TDO Tryptophan
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Eine Erniedrigung der lokalen Tryptophankonzentration im Gewebe hat einen Einfluss auf das Wachstum von Mikroorganismen, die in den Körper eingedrungen sind. Dieser antimikrobielle Effekt kann in humanen Zellen durch das IFN-gamma-induzierte Tryptophan-abbauende Enzym Indolamin 2,3-Dioxygenase (IDO) vermittelt werden. Durch die lokale Aktivität der IDO kann das Wachstum von Bakterien, Viren und Parasiten verhindert werden. Zusätzliche Beobachtungen zeigen, dass die IDO auch immunregulatorische Aufgaben übernimmt, weil sie die Aktivierung und das Überleben von T-Zellen kontrolliert. In dieser Arbeit wurde erstmalig gezeigt, dass diese antimikrobiellen und immunregulatorischen Effekte auch durch die Aktivität eines anderen Tryptophan-abbauenden Enzyms vermittelt werden können. Die rekombinante Expression der humanen Tryptophan 2,3-Dioxygenase (TDO) in HeLa Zellen bewirkt eine Wachstumsinhibition von Staphylococcus aureus, Herpes simplex Virus Typ I und Toxoplasma gondii. Auch die Proliferation und Aktivierung von T-Zellen kann durch die Aktivität der TDO verhindert werden. In diesem Zusammenhang spielt nicht nur die lokale Tryptophanverarmung eine Rolle, sondern auch die TDO-abhängige Produktion von toxischen Tryptophan Metaboliten. Die IFN-gamma-unabhängige Expression der TDO macht deutlich, dass sowohl die beobachteten antimikrobiellen als auch die immunregulatorischen Effekte allein auf die Enzymaktivität der IDO und der TDO zurückzuführen sind. Zusätzlich wurden Analysen mit dem Tryptophan-Analogon 1-Methyl-Tryptophan durchgeführt, das bisher lediglich als Inhibitor der IDO beschrieben ist. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen beweisen, dass das L Isomer des 1-MT (1-L-MT) durch die IDO und die TDO verstoffwechselt werden kann, und auch das D Isomer des 1-MT (1-D-MT) der IDO als Substrat dienen kann. Dieser Befund könnte eine Rolle bei der möglichen therapeutischen Behandlung von Tumoren mit 1-MT spielen, die derzeit geplant ist. Einerseits könnte die Wirkung des 1-MT durch einen first pass effect eingeschränkt sein, andererseits könnten durch den Abbau von 1-MT toxische oder wirkungslose Metabolite entstehen. Zudem konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass das 1-L-MT in der Zellkultur als Tryptophan-Ersatz dienen kann. Eine Zugabe von 1-L-MT erlaubt das Wachstum von Staphylococcus aureus, Toxoplasma gondii oder humanen Zellen (HeLa Zellen, T-Zellen) in der Abwesenheit von Tryptophan. Inwiefern der Einbau von 1-L-MT in vivo einen Einfluss auf IDO- und TDO-vermittelte Effekte hat, muss noch geklärt werden. The reduction of local tryptophan concentrations in the tissue has an impact on the growth of microorganisms, which have invaded the body. This antimicrobial effect can in human cells be mediated by the IFN-gamma-inducible tryptophan-depleting enzyme indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO). Here, a local IDO activity can inhibit the growth of bacteria, viruses and parasites. Additional observations show that IDO is also able to function as an immunoregulatory molecule, because it controls the activation and survival of T-cells. Here, it was shown for the first time that these antimicrobial and immunoregulatory effects can also be mediated by the activity of another tryptophan-degrading enzyme. The recombinant expression of human tryptophan 2,3-dioxygenase (TDO) in HeLa cells lead to a growth inhibition of Staphylococcus aureus, Herpes simplex Virus Typ I and Toxoplasma gondii. Furthermore, TDO activity could also inhibit the proliferation and activation of T-cells. In this context not only the local depletion of tryptophan, but also the production of toxic tryptophan metabolites played an important role. The IFN-gamma-independent expression of TDO reveals that the enzyme activity of IDO and TDO are the only cause for the observed antimicrobial as well as the immunoregulatory effects. Additional analyses with the tryptophan-analogue 1-Methyl-Tryptophan were conducted, which is up to now regarded as an IDO inhibitor only. The results of these studies show that the L isomer of 1-MT (1-L-MT) can be metabolized by IDO and TDO. The D isomer of 1-MT (1-D-MT) can serve as a substrate for IDO. These findings could play a role in a therapeutic treatment of tumours with 1-MT that is currently planned. On the one hand, the effect of a 1-MT treatment could be limited due to a first pass effect. On the other hand the degradation of 1-MT could lead to the generation of toxic or nonactive metabolites. Furthermore, it could be shown that 1-L-MT can serve as a tryptophan-substitute in cell culture systems. The supplementation of 1-L-MT allowed the growth of Staphylococcus aureus, Toxoplasma gondii or human cells (HeLa cells, T-cells) in the absence of tryptophan. The impact of the 1-L-MT incorporation in vitro und in vivo on IDO- and TDO-mediated effects have to be determined.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Medizinische Mikrobiologie
Dokument erstellt am:	31.01.2011
Dateien geändert am:	31.01.2011
Promotionsantrag am:	09.09.2010
Datum der Promotion:	08.11.2010