Dokument: Vergleichende in vivo Analysen der immunmodulatorischen Effekte von IFNβ in antiviralen Immunantworten und ZNS Autoimmunität

Titel:	Vergleichende in vivo Analysen der immunmodulatorischen Effekte von IFNβ in antiviralen Immunantworten und ZNS Autoimmunität
Weiterer Titel:	Comparative analyses of the immunomodulatory effects of IFNβ in antiviral immune responses and CNS autoimmunity in vivo
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=47536
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20181015-094208-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Pulm, Ann-Kathrin [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 11,41 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 15.10.2018 / geändert 15.10.2018
Beitragende:	Prof. Dr. Stefanie Scheu [Gutachter] Prof. Dr. Schmitt, Lutz [Gutachter]
Stichwörter:	IFNβ, virale Infektion, ZNS Autoimmunität, DCs, Mikrglia, IL-12
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Typ I Interferone (IFNs) sind pleiotrope Zytokine, die initiale Regulatoren der an-geborenen und Induktoren der adaptiven Immunabwehr gegen verschiedene Pathogene darstellen. Gleichzeitig vermitteln sie aber auch ambivalente Effekte in der Autoimmunität. IFNβ gehört zu dieser Familie monomerer Zytokine. Während es im Falle einer viralen Infektion durch Induktion des sogenannten antiviralen Status die Vermehrung und Ausbreitung des Pathogens hemmt, kann IFNβ aber auch einen detrimentellen Einfluss ausüben wie z.B. bei einer bakteriellen Infektion mit Listeria monocytogenes. Ähnliches konnte auch für seine Rolle in der Autoimmunität beschrieben werden. In der Behandlung von Multipler Sklerose wird IFNβ aufgrund seiner positiven Effekte bereits seit Jahrzehnten als Therapeutikum eingesetzt, und auch im entsprechenden Tiermodell der Experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE) ist eine protektive Wirkung nachge-wiesen. Im Gegensatz hierzu wurden für Lupus erythematodes detrimentelle Effekte von IFNβ gezeigt. Ein weiterer Aspekt der Forschung ist seine immunmodulatorische Wirkung auf die Expression anderer Zytokine wie Interleukin-12 (IL-12). Hier ist jedoch noch nicht hinreichend geklärt, ob es sich um eine Ko- oder Gegenregulation handelt und welchen Effekt diese auf einen Krankheitsverlauf hat. All diese Aspekte machen IFNβ zu einem wichtigen Gegenstand der Immunforschung. Seine zelluläre Quelle und die Mechanismen, die seine Effekte hervorrufen, konnten bisher jedoch nicht vollständig aufgeklärt werden. Um die Expression von IFNβ in der EAE oder nach viraler Infektion auf Einzelzellebene charakterisieren zu können wurde ein bicistronisches Zytokin-Fluoreszenz Reportermausmodell für IFNβ bzw. ein Doppel-Reportermausmodell für IFNβ und IL-12 eingesetzt. Nach Infektion mit dem Lymphozytischen Choriomeningitis Virus (LCMV) konnten dendritische Zellen als die Hauptproduzenten von IFNβ und IL-12 identifiziert werden. In Mäusen mit einer Defizienz für den Typ I IFN Rezeptor (IFNAR1-/-) waren die IL-12 Serumwerte im Vergleich zu WT Mäusen nach akuter Infektion erhöht. Als Hauptzytokinproduzenten in der Milz wurden Subpopulationen dendritischer Zellen identifiziert. Während plasmazytoide Dendritische Zellen (pDCs) beinahe keine basale Expression von IL-12 aufweisen, wurden sie nach LCMV Infektion, in Abhängigkeit des Typ I IFN Rezeptor Signalwegs, zu sehr potenten Produzenten dieses Zytokins. Mit Hilfe dieser Daten konnten erstmalig simultan IFNβ und IL12 Produzenten auf Einzelzellebene in einem komplexen viralen In-fektionsmodell charakterisiert werden und mögliche Effekt des Typ I IFN Rezep-tor Signalweges auf die Expression von IL-12 analysiert werden. In der EAE wurde IFNβ hauptsächlich von einer Subpopulation aktivierter Mikroglia exprimiert, die vornehmlich innerhalb aktiver Läsionen im ZNS lokalisierten. In demyelinisierten organotypischen zerebellären Schnittkulturen (OSCs) kolokali-sierten diese Zellen mit Myelin Debris. Exogen-verabreichtes rekombinantes IFNβ führte zu einer gesteigerten phagozytotischen Aktivität der Mikroglia in vitro und einer erhöhten Expression Phagozytose-assoziierter Gene. Darüber hinaus konnte die Stimulation mit IFNβ die Lokalisation der Mikroglia in unmittelbarer Nähe von Myelin Debris in situ induzieren. Zu guter Letzt konnte gezeigt werden, das IFNβ-produzierende Mikroglia im Gegensatz zu den nicht-produzierenden Zellen, den Abbau von Myelin Debris innerhalb demyelinisierter OSCs steigern. Die Ergebnisse dieses Projektes erbrachten neue Erkenntnisse über die Funktion von IFNβ-produzierenden Zellen innerhalb demyelinisierender Prozesse im ZNS und machen sie damit zu einem möglichen Ansatzpunkt für neue Therapien. Summary: Type I Interferons (IFNs) are pleiotropic cytokines known as initial regulators of innate and inductors of adaptive immune responses against diverse pathogens, but also for their ambivalent effects in context of autoimmunity. IFNβ belongs to this family of monomeric cytokines. While during viral infections it inhibits viral replication and spread through induction of the so called anti-viral status, it can also have detrimental effects e.g. in bacterial infections caused by Listeria monocytogenes. Similar is its role in autoimmunity. For the treatment of multiple sclerosis it has been used as a standard therapeutic for decades and in the experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) animal model a protective effect has been proven. In contrast, detrimental effects of IFNβ have been investigated for lupus erythematosus. Another aspect of research is its immunomodulatory effect on the expression of other cytokines such as Interleukin-12 (IL-12). Here, it is still unclear if there is a co- or counterregulation of both cytokines and how this affects the course of a disease. All these aspects make IFNβ an important topic of immune research. Its cellular source and the mechanisms that cause its effects are not fully understood. To characterize the IFNβ expression on a single cell level during EAE or after viral infection a bicistronic fluorescent cytokine reporter mouse model for IFNβ and a double reporter mouse model for IFNβ and IL-12 was used, respectively. After infection with the lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) dendritic cells were identified as major source of IFNβ and IL-12. Serum levels of IL-12 were increased in mice deficient for the type I IFN receptor (IFNAR1-/-) compared to WT mice after acute infection. Splenic DC subsets were found to be the most prominent cytokine-producing cell populations. While plasmacytoid dendritic cells (pDCs) show almost no basal IL-12 expression they become very potent producers after LCMV infection in an IFNAR1-dependent manner. These data, for the first time, characterize IFNβ and IL12 producers simultaneously at the single cell level in a complex viral infection model and analyze potential effects of the type I IFN pathway on the expression of IL-12. During EAE IFNβ was mainly produced by a subpopulation of activated microglia predominantly localized within active lesions of the CNS. Within demyelinated cerebellar organotypic slice cultures (OSCs) these cells co-localized together with myelin debris. Exogenous administration of recombinant IFNβ led to an enhanced phagocytotic activity of microglia in vitro and an increased expression of phagocytosis-associated genes. More importantly stimulation with IFNβ induced the migration of microglia towards areas of high myelin debris content in situ. Finally, it could be shown that IFNβ-producing microglia enhanced the removal of myelin debris within demyelinated OSCs while non-IFNβ-producing cells did not. The results of this project demonstrate new insights into the function of IFNβ-producing cells within demyelinating processes in the CNS and thus make them a possible target for new therapies.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	15.10.2018
Dateien geändert am:	15.10.2018
Promotionsantrag am:	16.03.2018
Datum der Promotion:	27.04.2018