Dokument: Einfluss von Bakterien und bakteriellen Bestandteilen auf die Interleukin-17-Produktion von Thymus- und Milzzellen unter Berücksichtigung ihrer möglichen Rolle bei T-Zell-vermittelten Autoimmunerkrankungen

Titel:	Einfluss von Bakterien und bakteriellen Bestandteilen auf die Interleukin-17-Produktion von Thymus- und Milzzellen unter Berücksichtigung ihrer möglichen Rolle bei T-Zell-vermittelten Autoimmunerkrankungen
Weiterer Titel:	Characterization of endogenous and exogenous impacts on the IL-17 production of immature and mature immune cells, with regard to their possible role in t-cell mediated autoimmune diseases
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=41282
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20170223-082407-5
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Weber, Andreas [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 6,48 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 21.02.2017 / geändert 21.02.2017
Beitragende:	PD. Dr.med. Hofstetter, Harald Heinrich [Betreuer/Doktorvater] Prof. Urlacher, Vlada [Gutachter]
Stichwörter:	Interleukin-17, IL-17, Thymus
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:	Interleukin-17, ein pro-inflammatorisches Zytokin gilt als wichtiger Trigger von Entzündungen und Autoimmunerkrankungen. Allerdings konnten auch in gesunden Organismen IL-17 produzierende Zellen nachgewiesen werden, die eine wichtige Rolle bei der direkten Immunantwort spielen und eine unmittelbare Schutzfunktion gegenüber mikrobiellen Pathogenen ausüben. Neben den induzierbaren Th17-Zellen, konnten auch natürlich vorkommende Th17 identifiziert werden, die ihre Fähigkeit zur IL-17 Sekretion bereits während ihrer Reifung im Thymus erlangen und im Gegensatz zu naiven CD4+- T-Zellen keine weitere Differenzierung in peripheren lymphatischen Organen benötigen. Diese Zellen werden auch als Wächter des Immunsystems bezeichnet und spielen eine entscheidende Rolle bei der Abwehr von bakteriellen Infektionen und Tumoren. Der erste Teil dieser Arbeit zeigt, dass die Zytokinsekretion von unreifen Immunzellen, insbesondere IL-17 durch eine Vielzahl von endogenen und exogenen Faktoren beeinflusst werden kann. Dabei werden nicht nur die Bakterien selbst, sondern auch die einzelnen bakteriellen Bestandteile (Zellwandstandteile, virulente Faktoren) durch das Immunsystem erkannt, unabhängig von deren Pathogenität oder charakteristischen Eigenschaften. Neben der Erkennung über Toll-like Rezeptoren (2, 4, 5 und 7) resultierte auch die Aktivierung anderer Signalwege des Immunsystems (NOD-like Rezeptoren, NALP3 Inflammasome-Komplex, Dectin-1) in erhöhter IL-17 Sekretion. Daraus kann geschlossen werden, dass IL-17 produzierende unreife Immunzellen eine erste Instanz bei der Erkennung von Pathogen bilden, jedoch keine ersten Mechanismen der Immunabwehr sind. Vielmehr könnte eine regulatorische Funktion von IL-17 bei der Initiation von Immunantworten postuliert werden, wodurch weitere Abwehrmechanismen des angeborenen und adaptiven Immunsystems aktiviert werden, was zu einer Ausschüttung von pro- und anti-inflammatorischen Zytokinen und somit zur Entstehung von pathologischen Entzündungskrankheiten führen kann. Der zweite Teil dieser Arbeit zeigt, dass die Stimulation mit Bakterien und bakteriellen Bestandteilen auch die Zytokinproduktion von reifen Immunzellen beeinflusst. So konnte nach Stimulation mit allen verwendeten Bakterien eine erhöhte IL-6 Sekretion nachgewiesen werden, wohingegen lediglich der Einfluss gram-positiver Bakterien eine deutlich erhöhte IFN-γ Sekretion reifer Immunzellen zur Folge hatte. Im Gegensatz zur Immunantwort des angeborenen Immunsystems, ist die Zytokinsekretion von reifen T-Zellen überwiegend abhängig von einer zusätzlichen Aktivierung des T-Zell Rezeptors durch APZ. Zudem konnte nur ein geringer Einfluss auf isolierte CD4+- T-Zellen nachgewiesen werden. Des Weiteren führte der Einfluss von Bakterien und bakteriellen Bestandteilen zu einer gesteigerten Zellexpansion von aktivierten Lymphozyten und einer Hemmung der Th17-Polarisierung mit vermehrter Bildung von regulatorischen T-Zellen. Die Stimulation von reifen Immunzellen mit Lektinen resultierte in einer erhöhten Sekretion von Zytokinen, insbesondere T-Zell vermittelter Zytokine wie IL-2, IL-4 und IL-17. Dabei beeinflussen die chemische Struktur bzw. die Zuckerrückstande die Affinität der Lektine zum TZR von T-Zellen. Der dritte Teil dieser Arbeit zeigt, dass die Zytokinsekretion von antigen-spezifischen Zellen aus EAE-Mäusen mehr ausgeprägt ist im Vergleich zu reifen Immunzellen von Wildtyp-Mäusen. Insbesondere die Stimulation mit Lektinen resultierte in erhöhter IL-17 Sekretion von antigen-spezifischen CD4+- und CD8+- T-Zellen. Zudem erfolgte die Zytokinsekretion MOG-antigenspezifischer Milzzellen nach Kontakt mit Bakterien oder bakteriellen Bestandteilen zeitlich verzögert, jedoch kontinuierlicher im Vergleich zu Milzzellen aus Wildtyp-Mäusen. Daraus kann geschlossen werden, dass Th17-Zellen und IL-17 lediglich eine untergeordnete Rolle bei der Entstehung von bakteriellen Infektionen und Autoimmunerkrankungen einnehmen können und das andere inflammatorische Immunantworten für septische Reaktionen des Wirtes verantwortlich sein müssen. Des Weiteren ist die Immunantwort in Folge einer bakteriellen Infektion nicht nur von dem Erreger selbst, sondern auch von der Aktivität und spezifischen Merkmalen des Immunsystems abhängig. Interleukin-17 is a potent inflammatory cytokine basically produced by activated memory T cells, which are called T helper (Th) 17 cells. In addition to induced IL-17-producing T cells which are primed in the immune periphery during the induction of an antigen-specific T cell response, IL-17 producing T cells are also present in the thymus of naïve wild-type mice. These cells, also referred as the sentinels of the immune system play a critical role in several fields of innate and adaptive immunity, among them immunity against microbial infection and tumors. Dysregulated IL-17 production can result in uncontrolled pro-inflammatory cytokine production and chronic inflammation, promoting tissue damage and leading to autoimmune diseases. The first chapter of this thesis demonstrated that the cytokine secretion of immature immune cells (thymocytes), especially IL-17 can be triggered by a variety of endogenous and exogenous factors. Thereby, it is not relevant how the antigens are recognized by the immune system or whether the bacterium or bacterial compounds have pathological properties. Independently by whom TLR (2, 4, 5 or 7) the antigen was recognized or whether other immune signaling pathways were activated (NOD-like receptors, NALP3-inflammasome-komplexe or dectin-1 pathways) by bacteria or bacterial compounds, the cytokine response was enhanced. It can be concluded, that IL-17 producing immature immune cells constitute a “first line of recognition”, but not a “first line of defense” against pathogens in general. Their influence on the immune system might trigger immune activation mechanisms resulting in secretion of pro- and anti-inflammatory cytokines, but this must not necessarily lead to pathological disease conditions. Rather could be postulated that IL-17 has a regulatory function at the initiation of immune responses by activation of other defense mechanisms of the innate and adaptive immune system, the consequence being that pathological inflammatory diseases emerge. In the second part of this work, the impact of bacteria and bacterial components on the cytokine secretion of mature immune cells could be demonstrated, which was distinctly different from immature immune cells. Activation of TLR2 or other PRRs with bacteria merely resulted in minor co-stimulating effects on mature T cells, Furthermore, the cytokine secretion of mature T cells after bacteria-contact was dependent on additional activation of the TCR via APCs. Merely a small amount of CD4+ t cells were able to secrete IL-17 after contact with bacteria. Besides, stimulation with bacteria suppresses the development of Th17 cells and promotes the emergence of regulatory T cells. Interestingly, merely gram-positive bacteria triggered the secretion of IFN-γ, whereas the Notch2-signalling pathway was primarily activated by gram-negative bacteria, mediated by LPS on the outer membrane of the cell wall. Stimulation with AB-toxins or other lectins resulted in higher secretion of cytokines, especially T cell mediated cytokines such as IL-2, IL-4 and IL-17. The immunstimulatory effect of lectins is mediated by TCR activation whereby the chemical structure, particularly the sugar residue is critical for interacting with the TCR. Furthermore, cells of the innate immune system are involved in the defense against bacterial pathogens.This indicates that IL-17 and Th17 cells merely play a minor role in the development of pathological diseasese conditions after bacterial infections and that other inflammatory immune responses must be responsible for septic reactions of the host. At least the influence on antigen-specific cytokine production of splenocytes which have already undergone priming to an auto-antigen was investigated. The cytokine secretion of MOG-antigen-specific cells was more distinct than in wild-type mice. Especially, stimulation with lectins increased the IL-17 secretion of antigen-specific CD4+ and CD8+ T cells. In contrast to naïve CD4+ T cells, stimulation with P.aeruginosa and lectin resulted in higher amounts of IL-17 producing MOG-specific CD4+ T cells. Another interesting point is that intracellular cytokine concentrations of MOG-specific cells increased in the course of time, whereas the cytokine concentrations of wild-type splenocytes declined in frequency. Although the number of CNS-infiltrating cells increased tendentially with the clinical score of the EAE-mice, merely stimulation with lectins trigger the IL-17 secretion of brain cells. This suggests that IL-17 and Th17 cells play a minor role in the development of pathological systemic inflammatory disease conditions during bacterial infections as well as the emergence of autoimmune diseases.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	23.02.2017
Dateien geändert am:	23.02.2017
Promotionsantrag am:	27.02.2016
Datum der Promotion:	06.02.2017