Dokument: Protective vaccination against blood stages of Plasmodium chabaudi malaria: Role of spleen and liver
| Titel: | Protective vaccination against blood stages of Plasmodium chabaudi malaria: Role of spleen and liver | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2990 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20041221-000990-7 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | El-Khadragy, Manal Fawzy Mohmoud [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Wunderlich, Frank [Gutachter] Prof. Dr. Mehlhorn, Hans-Peter Heinz [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Malaria, Vakzinierung, Maus, Milz, Leber | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Resistenz gegen Plasmodium chabaudi Blutstadien-Malaria wird von Genen des H-2 Komplexes und des nicht-H-2 'backgrounds' kontrolliert. Mäuse des Stammes Balb/c besitzen den resistenten H-2d Haplotyp, sind jedoch hoch suszeptibel aufgrund des suszeptiblen nicht-H-2 Balb-'backgrounds'. Vakzinierung weiblicher Balb/c-Mäuse mit Plasmamembranen von infizierten Erythrozyten führt zu einer Konversion des Phänotyps, und die Mäuse erlangen die Fähigkeit, die Infektion selbst auszuheilen. Die Vakzinierung hat keinen Einfluß auf die maximale Parasitämie, und nicht-vakzinierte Mäuse sterben zumeist in der 'crisis' Phase, wenn die Parasitämie wieder fällt. Die vorliegende Studie hatte zum Ziel, protektive Antworten in Milz und Leber zu identifizieren, die durch Vakzinierung aktiviert werden. Die Vakzinierung allein hat keinen Einfluß auf die Größe der Milz. Im Verlauf der Infektion kann jedoch ein offensichtlicher Effekt der Vakzinierung auf die Größe der Milz beobachtet werden. Während Kontrollmäuse eine Verdopplung des Milzgewichts bis zum Parasitämiemaximun zeigen, gibt es eine Vervierfachung nach Vakzinierung. Außerdem ist die Anzahl der Gr1+ Granulocyten in vakzinierten Mäusen schon vor der Infektion doppelt so hoch, und diese erhöhte Anzahl bleibt während der gesamten Infektion erhalten. Bemerkenswerterweise führt die Zunahme von Gewicht und Anzahl der Phagozyten, die während der Infektion zu beobachten sind, nicht zu einer vermehrten phagozytischen Aktivität der Milz. Vielmehr ist zum Zeitpunkt der maximalen Parasitämie und während der gesamten 'crisis' Phase die Kapazität der Milz, fluoreszierende 3 µm große Polystyrolpartikel zurückzuhalten, stark eingeschränkt. Dieses 'Verschließen' der Milz wird durch die Vakzinierung nicht beeinflußt. Die Leber zeigt ? ähnlich wie die Milz ? einen partiellen Verschluß etwa zum Zeitpunkt der maximalen Parasitämie. In vakzinierten Mäusen kommt es jedoch zu einem schnellen 'Wiederöffnen' der Leber, was zu einer sehr viel höheren Rückhaltekapazität der Leber verglichen mit nicht-vakzinierten Mäusen am Tag 11 nach Infektion führt. cDNA Chips mit 1076 verschiedenen Genen wurden mit cDNAs aus vakzinierten und nicht-vakzinierten Mäusen vom Tag 11 nach Infektion hybridisiert. Überraschenderweise konnten nur einige wenige differentiell exprimierte Gene in Milz und Leber identifiziert werden. Außerdem scheint ein Teil der Unterschiede in der Milz auf Unterschieden in der zellulären Zusammensetzung der Milz zu beruhen. So korreliert zum Beispiel die fünffache Überexpression der N-Elastase direkt mit dem höheren Anteil von Granulozyen in der Milz, denn das N-Elastase Gen wird spezifisch in Neutrophilen Granulozyten transkribiert. Insgesamt konnte nur ein kleiner Einfluß der Vakzinierung auf die transkriptionelle Antwort in Milz und Leber nachgewiesen werden. Eine sehr wichtige Rolle der Leber für die Entwicklung protektiver Immunität gegen P. chabaudi konnte in Adoptivtransfer-Experimenten demonstriert werden. Gesamt-Milzzellen und mononukleäre Zellen aus der Leber vakzinierter und nicht-vakzinierter Mäuse wurden in naive Mäuse injiziert und diese dann infiziert. Obwohl 100fach niedrigere Mengen an Leber- als an Milzzellen in diesen Experimenten benutzt wurden, waren die Leberzellen effizienter in der Lage, die Überlebensdauer und ?rate zu erhöhen. Außerdem war der Transfer von Zellen, die aus vakzinierten Mäusen stammen wirkungsvoller als der Transfer von Zellen aus immunen Mäusen. Die Bedeutung der Leber für die Entwicklung von Immunität gegen Blutstadien-Malaria wird weithin unterschätzt. Die Ergebnisse dieser Studie stellen heraus, daß sowohl das phagozytische System als auch die lymphoiden Zellen in der Leber sehr wichtige Effektoren gegen Malaria-Blutstadien sein können. Protektive Vakzinierung gegen Malaria führte bevorzugt zur Aktivierung von Immunmechanismen in der Leber im Vergleich zur Milz. Dies bedeutet, daß solch unkonventionelle immunologische Mechanismen auch beim Design von Impfstoffen für den Gebrauch beim Menschen gegen Plasmodium falciparum berücksichtigt werden sollten.Resistance to Plasmodium chabaudi blood stage malaria is controlled by genes of the H-2 complex and the non-H-2 background. Balb/c mice exhibit the resistant H-2d haplotype, but they are highly susceptible due to the susceptible non-H-2 background. However, vaccination of female Balb/c mice with plasma membranes isolated from infected erythrocytes leads to conversion of the phenotype, and the mice gain the ability to self-heal the infection. Vaccination has no effect on peak parasitemia and non-vaccinated mice usually die in the crisis phase when parasitemia is falling again. The present study was aimed on identification of protective responses in spleen and liver that are activated by vaccination. Vaccination alone has no effect on spleen size. However, an obvious effect of vaccination on spleen size during infection can be observed. Control mice display a twofold increase in spleen size at peak parasitemia, but there is a fourfold increase after vaccination. Furthermore, the number of Gr1+ granulocytes is twice as high in vaccinated mice even before challenge, and this increased number of granulocytes is maintained throughout infection. Conspicuously, the increase in spleen size and in the number of phagocytic cells which can be observed during infection does not lead to increased phagocytic activity in the spleen. By contrast, at peak parasitemia and throughout crisis trapping capacity of the spleen for 3 µm fluorescent polystyrol particles is severely impaired. Vaccination does not influence this closing of the spleen. Similar to the spleen, the liver displays partial closing around peak parasitemia. However, in vaccinated mice a rapid reopening of the liver occurs leading to a much higher trapping capacity than in non-vaccinated controls on day 11 post infection. cDNA arrays containing 1076 different genes were hybridized to cDNAs of vaccinated and non-vaccinated mice on day 11 post infection. Surprisingly, only a few differentially expressed genes could be identified in spleen and liver. Furthermore, increased expression of at least some of these genes might be the result of differences in spleen cell populations. For instance, the fivefold overexpression of N-elastase in the spleen in vaccinated mice directly correlates with the higher proportion of granulocytes in the spleen of vaccinated mice since N-elastase is specifically transcribed in neutrophils. Therefore, only a minor impact of vaccination on the transcriptional response in spleen and liver could be found. A very important role of the liver in development of protective immunity against P. chabaudi malaria was demonstrated in adoptive transfer experiments. Total spleen cells and mononuclear cells isolated from the liver of vaccinated or immune mice were transferred to naive mice before challenge. Although 100 times lower amounts of liver cells than spleen cells were used in these experiments, liver cells were more effective in increasing both survival rate and survival time. Furthermore, transfer of cells from vaccinated mice was more effective than transfer of cells from immune mice. The importance of the liver for the development of immunity against blood stage malaria is mostly underestimated. However, the results of this study emphasize that the phagocytic system as well as lymphoid cells in the liver might be very important effectors against blood stage malaria. Protective vaccination against malaria preferentially activated immune mechanisms in the liver rather than in the spleen indicating that such unconventional immunological mechanisms should also be considered for design of a vaccine for use in humans against Plasmodium falciparum. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 21.12.2004 | |||||||
| Dateien geändert am: | 12.02.2007 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 17.12.2004 | |||||||
| Datum der Promotion: | 17.12.2004 |
