Dokument: Indolamin 2,3-Dioxygenase (IDO)-vermittelte Tryptophan-Degradation als antiparasitärer Effekt gegen Toxoplasma gondii in vivo

Titel:	Indolamin 2,3-Dioxygenase (IDO)-vermittelte Tryptophan-Degradation als antiparasitärer Effekt gegen Toxoplasma gondii in vivo
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=36531
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20151208-085903-1
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Pudelko, Sabine [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 2,50 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 07.12.2015 / geändert 07.12.2015
Beitragende:	Prof. Dr. Däubener, Walter [Gutachter] Prof. Dr. Feldbrügge, Michael [Gutachter]
Stichwörter:	IDO, Indolamin 2,3-Dioxygenase, Toxoplasma gondii, Tryptophan
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Im Rahmen dieser Arbeit konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass die Expression bzw. Aktivität der Indolamin 2,3-Dioxygenase (IDO) in der Lunge von Mäusen während einer Infektion mit T. gondii Tachyzoiten des Typ 2 Stammes (ME49) eine antiparasitäre Funktion besitzt. Diese Funktion wurde zuvor ausschließlich in Experimenten mit humanen Zellen in vitro gezeigt: Durch die IDO-vermittelte Degradation von Tryptophan und die korrelierende Produktion von Kynurenin in der Lunge von infizierten Wildtyp Mäusen (WT), kommt es in der akuten Phase der Infektion (Tag 7 und 9 p.i.) zu einem verringerten Wachstum des Tryptophan-auxotrophen Parasiten. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass das Fehlen der IDO während einer T. gondii Infektion mit einer, im Vergleich zum WT, verstärkten Sekretion proinflammatorischer Zytokine in der Lunge einhergeht. Histologische Untersuchungen der Lunge zeigten, dass die Toxoplasmeninfektion bei beiden Genotypen eine interstitielle Pneumonie auslöst, die durch eine an Tag 9 p.i. beginnende Infiltration von T-Zellen gekennzeichnet ist. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass in der Lunge infizierter IDO defizienter Tiere, verglichen mit WT Tieren, eine geringere Anzahl CD4 positiver T-Zellen vorhanden ist. Außerdem konnte nachgewiesen werden, dass die infektionsbedingte Degradation von Tryptophan und die Produktion von Kynurenin im Serum von WT Mäusen messbar ist. Ferner wurde gezeigt, dass die maximale Konzentration proinflammatorischer Zytokine im Serum von IDO defizienten Tieren tendenziell zwei Tage später erreicht wird, als im Serum von WT Tieren. Dies deutet darauf hin, dass die IDO in vivo auch immunmodulatorische Funktionen während einer Toxoplasmeninfektion einnimmt. Immunisierungs-Studien ergaben jedoch, dass der IDO bei der Ausbildung einer protektiven Immunität keine essentielle Rolle zugesprochen werden kann: Sowohl WT als auch IDO defiziente Tiere überleben eine gewöhnlich letale Infektion mit einem Typ 1 Toxoplasmen Stamm (RH), sofern sie zuvor mit einer subletalen Dosis eines Typ 2 Stammes (ME49) immunisiert wurden. Neben den Veränderungen in der Lunge, konnten auch in der Leber sowie in der Milz infektionsbedingte Schädigungen nachgewiesen werden: Auffällig war insbesondere eine Hepatomegalie mit Leukoplakie-ähnlichen Veränderungen sowie eine enorme Schädigung des Leberparenchyms. Dabei wiesen IDO defiziente Tiere an Tag 7 p.i. höhere Leberschäden und gleichzeitig eine höhere Parasiten-Last in der Leber auf. In dieser Arbeit durchgeführte Untersuchungen der Milz zeigten, dass die Toxoplasmeninfektion zur Splenomegalie führt. Zusätzlich erhöhte sich die Anzahl apoptotischer T- und B-Zellen in der Milz T. gondii infizierter Mäuse beider Genotypen. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit lassen letztlich darauf schließen, dass das Vorhandensein bzw. die Aktivität der IDO während der Toxoplasmose in der Maus für das Überleben nicht entscheidend ist. Dies liegt vermutlich daran, dass weitere Effektorproteine, wie die induzierbare NO-Synthase (iNOS) oder Guanosintriphosphatasen (GTPasen), in der Lunge beider Genotypen wirksam sind und das Wachstum des Parasiten IDO-unabhängig einschränken. The present thesis is concerned with anti-parasitic functions of the Indoleamine 2,3- dioxygenase (IDO) during infection with T. gondii tachyzoites of type 2 strain (ME49) in mice. Up to now this function has only been shown in in vitro experiments with human cells: In this thesis it was shown that the induction of pulmonary IDO as a result of i.p. infection with toxoplasma is important for lowering parasite growth in mice: Comparison of toxoplasma load in lungs of infected wild type (WT) and IDO deficient mice suggests that pulmonary IDO mediated degradation of tryptophan and correlating production of kynurenine in lungs of infected WT mice lead to reduced growth of the tryptophan-auxotroph parasite in the acute phase of the infection (day 7 and 9 p.i.). In addition, deletion of IDO during T. gondii infection correlates with increased proinflammatory cytokine-concentration in the lungs of IDO-/- compared to WT mice. Histological examination of the lung tissue of T. gondii infected mice revealed that animals of both genotypes suffered from an interstitial pneumonia which is characterized by the infiltration of T-cells: Flow cytometry categorized these infiltrating cells predominantly as CD4+ T-cells. Compared to the WT, lungs of IDO deficient mice showed a lower amount of CD4+ T-cells. Furthermore, HPLC-measurement demonstrated that i.p. infection with T. gondii leads to decreased tryptophan-concentration and increased kynurenine-concentration in sera of infected WT animals. Moreover, compared to WT, analysis of cytokine-levels in sera of infected IDO-/- mice revealed that maximum cytokine-concentration is delayed by two days suggesting an immunomodulatory function of IDO. However, immunization-experiments demonstrated that the IDO enzyme does not play an essential role during the development of protective immunity against T. gondii: Both, WT and IDO deficient mice survived an infection with type 1 toxoplasma (RH) which is usually lethal, when they had been immunized with a sub lethal dosage of type 2 toxoplasma (ME49) before. Beside infection-caused changes of the lung, there were also infection-caused damages in the liver and in the spleen: Especially hepatomegaly with leucoplacia-like tissue changes and enormous damages of liver parenchyma were prominent. Interestingly, liver tissue of IDO deficient mice showed stronger damage and simultaneously a higher parasite load at day 7 p.i., compared to the WT. Investigation of the spleen demonstrated that T. gondii infection leads to splenomegaly. Additional analysis revealed an increase of apoptotic T- and B-cells in the spleen of infected WT and IDO deficient mice. At last, the experiments of the present thesis suggest that the expression and the activity of the IDO enzyme are not crucial during T. gondii infection in mice. This might be due to other effector proteins, such as inducible NO-synthase (iNOS) or guanosintriphosphatases (GTPases), which are also able to inhibit the growth of the parasite in an IDO independent manner.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	08.12.2015
Dateien geändert am:	08.12.2015
Promotionsantrag am:	19.06.2015
Datum der Promotion:	26.10.2015