@phdthesis{Messinger2023,
  author    = {Messinger, Julia},
  title     = {Die Effekte von IVIG auf die Antik{\"o}rperbindung und Komplementablagerung bei Anti-Neurofascin-positiver Nodo-Paranodopathie},
  doi       = {10.25972/OPUS-32110},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-321109},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Autoantik{\"o}rper gegen nodo-paranodale Proteine des Ranvier'schen Schn{\"u}rrings wie Neurofascin-155 (NF-155), Contactin-1 und Caspr wurden in der Literatur bei Patienten/Patientinnen mit Immunneuropathien beschrieben. Bei zwei bis zehn Prozent der Patienten/Patientinnen mit Immunneuropathien k{\"o}nnen Autoantik{\"o}rper gegen Isoformen des Neurofascin detektiert werden. Patienten/Patientinnen mit Autoantik{\"o}rpern gegen NF-155 weisen gemeinsame klinische Merkmale auf, unter anderem einen schweren Verlauf mit subakutem Beginn, vorwiegend motorischen Defiziten, Tremor und einem schlechten Ansprechen auf eine Therapie mit intraven{\"o}sen Immunglobulinen (IVIG). Ein Grund f{\"u}r Letzteres k{\"o}nnte sein, dass es sich {\"u}berwiegend um Autoantik{\"o}rper der Subklasse IgG4 handelt, die als anti-inflammatorisch gelten und kein Komplement aktivieren. Neben der IgG4-Subklasse k{\"o}nnen bei manchen Erkrankten auch die proinflammatorischen IgG-Subklassen 1 bis 3 nachgewiesen werden. Bei der Anti-Pan-Neurofascin (155/140/186) Polyneuropathie zeigt sich klinisch h{\"a}ufig ein fulminanter Ph{\"a}notyp mit IgG3 Pr{\"a}dominanz. Das Ziel dieser Studie war, die Autoantik{\"o}rper-induzierte Komplementablagerung zu detektieren, sowie die Rolle der IgG Subklasse und die Effekte von IVIG auf Antik{\"o}rperbindung, Komplementaktivierung und Effektorfunktionen zu untersuchen. Hierzu wurde das Serum von 212 Probanden/-innen mit der Verdachtsdiagnose einer entz{\"u}ndlichen Neuropathie auf Autoantik{\"o}rper gegen NF-155 mittels ELISA und Bindungsversuchen an M{\"a}usezupfnerven gescreent. Im Fall eines positiven Ergebnisses dienten zellbasierte Bindungsversuche mit NF-155-transfizierten HEK-293- Zellen als Best{\"a}tigungstest. Die Effekte unterschiedlicher IVIG Konzentrationen auf die Antik{\"o}rperbindung und Komplementablagerung wurden in ELISA, Komplementbindungsassays und zellbasierten Verfahren getestet. Außerdem wurde mithilfe von LDH-Zytotoxizit{\"a}tsmessungen die Komplement-induzierte Zelllyse sowie die Effekte von IVIG untersucht. Klinische Daten wurden retrospektiv ausgewertet. F{\"u}nf Patienten/Patientinnen mit hohen Autoantik{\"o}rpertitern gegen NF-155 und ein Patient mit Anti-Pan-Neurofascin Autoantik{\"o}rpern konnten in der Studie detektiert werden. Der Patient mit Autoantik{\"o}rpern gegen alle drei Isoformen des Neurofascins und IgG3-Pr{\"a}dominanz zeigte die deutlichste Komplementablagerung. Bei drei Patienten/Patientinnen, die IgG1, IgG2 und IgG4 aufwiesen, war eine Aktivierung des Komplementsystems zu beobachten, w{\"a}hrend bei zwei Patienten mit pr{\"a}dominanter IgG4-Antik{\"o}rpersubklasse keine Komplementablagerung nachweisbar war. Bei Letzteren war eine Therapie mit IVIG in der Vorgeschichte erfolglos, w{\"a}hrend es bei zwei der Patienten/Patientinnen mit anderen IgG-Subklassen und Komplementbindung unter IVIG Therapie zu einer m{\"a}ßigen bis deutlichen Symptombesserung in der Akutphase kam. Eine Koinkubation mit IVIG f{\"u}hrte in den ELISA basierten und zellbasierten Versuchen zu keinem Effekt auf die Autoantik{\"o}rperbindung an das Zielantigen, jedoch zu einer deutlichen Reduktion der Antik{\"o}rper-vermittelten Komplementbindung. Diese Reduktion war sowohl bei Koinkuabtion von IVIG mit dem Komplementfaktor C1q als auch bei Pr{\"a}inkubation von IVIG vor C1q Gabe zu sehen. Bei zwei der Patienten/Patientinnen mit hohen Komplementablagerungen konnte eine erh{\"o}hte Zytotoxizit{\"a}t nachgewiesen werden, welche bei Zugabe von IVIG verringert wurde. Schlussfolgernd ist die Autoantik{\"o}rper-induzierte Komplementablagerung abh{\"a}ngig von der pr{\"a}dominanten IgG Subklasse. IVIG f{\"u}hrt zu einer deutlichen, konzentrationsabh{\"a}ngigen Reduktion der Komplementablagerung, sowie m{\"o}glicher zytotoxischer Effektorfunktionen wie die Zytolyse myelinisierter Schwannzellen oder Nervenaxonen. Dar{\"u}ber hinaus k{\"o}nnte die Subklassenanalyse von Erkrankten das Therapieansprechen auf IVIG vorhersagen und sollte daher eine wichtige Rolle in der Diagnostik der Nodo-Paranodopathie spielen. IVIG sowie andere {\"u}ber das Komplementsystem wirkende Therapeutika k{\"o}nnen in der Behandlung der schwer betroffenen Patienten/Patientinnen, insbesondere bei Anti-Pan-Neurofascin positiver Neuropathie, in Betracht gezogen werden.},
  subject      = {Komplement <Immunologie>},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Muenstermann2022,
  author    = {M{\"u}nstermann, Marcel},
  title     = {The roles of the anaphylatoxin receptors during invasive disease as well as mucosal colonization caused by \(Neisseria\) \(meningitidis\)},
  doi       = {10.25972/OPUS-26975},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-269759},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {The human specific gram-negative bacterium Neisseria meningitidis (Nme, meningococci) is a common colonizer of the upper respiratory tract. Upon becoming invasive, Nme can cause meningitis and life-threatening sepsis. The most important immune defense mechanism in invasive meningococcal disease (IMD) is the complement mediated killing of bacteria. The complement cascade is activated through different pathogen associated patterns and finally leads to the lysis of the bacteria by the membrane attack complex. In addition to the direct bacterial killing, the complement system is also an important player in different inflammatory processes. A hallmark of IMD is an overreaction of the immune system and the release of the potent anaphylatoxins C3a and C5a by the complement system is an important factor hereby. There are three anaphylatoxin receptors (ATRs), the C3aR, the C5aR1 and the C5aR2, capable of detecting these anaphylatoxins. It has already been shown that blocking the ATR C5aR1 strongly benefitted the outcome of IMD in a murine sepsis model. However, the roles of ATRs C3aR and C5aR2 in IMD are still unclear. This work aims to analyze the role of these ATRs in meningococcal sepsis and to identify possible underlying mechanisms. Furthermore, a possible involvement of the complement system, the ATRs and the type II CRISPR/Cas system on nasopharyngeal colonization is analyzed. In vivo depletion experiments showed that without neutrophils or monocytes/macrophages the complement system alone was not able to clear a low dose Nme infection, which highlights the importance of cellular components in IMD. Analyzing the role of the ATRs in knock-out mice with high dose Nme infections, revealed that the lack of C5aR2, like the lack of C5aR1, was beneficial for the outcome of meningococcal induced sepsis. In contrast, the lack of C3aR in knock-out mice was detrimental. The positive outcome associated with the C5aRs could be reproduced by using an antagonist against both C5aRs or an antagonist specifically against C5aR1 in WT mice. These findings are giving hope to future therapeutic applications. Next, a possible contribution of neutrophils to this positive outcome was analyzed. Absence of C5aR1 led to a decrease of degranulation by neutrophils in a murine whole blood model, while the other ATRs showed no effect. Neutrophil analysis in human whole blood, on the other hand, revealed a reduced oxidative burst and IL-8 secretion upon inhibition of all three ATRs. A functional difference between the C5aRs and the C3aR in neutrophils was observed in phagocytosis, which was reduced upon C3aR inhibition, but was unaltered with C5aR1 or C5aR2 inhibition. Possible underlying mechanisms in the phosphorylation of ERK1/2 were analyzed in bone marrow derived macrophages isolated from ATR knock-out mice. The later phosphorylation of ERK1/2 in macrophages without C5aR1 or C5aR2 expression might explain, why blocking the C5aRs is beneficial for the outcome of IMD in mice. In contrast to these findings, the colonization of the nasopharynx in huCEACAM 1 expressing mice by Nme did not seem to depend on the Complement system factors C3 and C5 nor the ATRs. Additionally, no difference in the colonization could be observed in this model using Nme mutants lacking different parts of the type 2 CRISPR/Cas system. Conclusively, this work highlights the importance of the complement system, the ATRs and the cellular components in IMD. Contrariwise, these factors did not play a role in the analyzed nasopharyngeal infection model. The beneficial effects of C5aR1 and C5aR2 lack/inhibition in IMD might have medicinal applications, which could support the standard therapies of IMD in the future.},
  subject      = {Anaphylatoxine},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Selle2018,
  author    = {Selle, Martina},
  title     = {Interaktionen zwischen sekretierten Proteinen von Staphylococcus aureus und der Immunantwort des Wirtes},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-128031},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  pages     = {XVII, 216},
  year      = {2018},
  abstract  = {Staphylococcus aureus ist ein grampositives Bakterium, welches h{\"a}ufig als kommensaler Besiedler auf der Nasen- und Rachenschleimhaut von S{\"a}ugetieren vorkommt. Dar{\"u}ber hinaus besitzt dieser fakultativ pathogene Mikroorganismus die F{\"a}higkeit schwer zu behandelnde Krankenhausinfektionen auszul{\"o}sen. Aufgrund der weiten Verbreitung von Antibiotikaresistenzen und dem Mangel an effektiven Therapien, verursachen S. aureus Infektionen j{\"a}hrlich enorme Kosten f{\"u}r das Gesundheitssystem. S. aureus wird meist von der Nase zum prim{\"a}ren Infektionsort {\"u}bertragen, wodurch zun{\"a}chst sehr h{\"a}ufig Wund- und Weichteilinfektionen hervor gerufen werden. Von diesem prim{\"a}ren Infektionsort ausgehend, kann der Erreger tiefer liegende Gewebsschichten infizieren oder sich {\"u}ber den Blutstrom im gesamten Organismus ausbreiten. Das Spektrum an Krankheitsbildern reicht von leichten Abszessen der Haut bis zu schweren, lebensbedrohlichen Erkrankungen wie Pneumonien und akuter Sepsis. F{\"u}r die erfolgreiche Kolonisierung und Infektion des Wirtes exprimiert S. aureus eine Vielzahl unterschiedlicher Virulenzfaktoren. Die wohl gr{\"o}ßte Gruppe an Virulenzfaktoren umfasst die Proteine, die an der Immunevasion und der Umgehung von verschiedenen Abwehrstrategien des Immunsystems beteiligt sind. Das bisherige Wissen {\"u}ber die Interaktion von S. aureus mit dem Immunsystem des Wirtes und die zugrunde liegenden Pathogenit{\"a}tsmechanismen ist bisher limitiert. Um neue Erkenntnisse {\"u}ber die Interaktion von Wirt und Pathogen zu erlangen, wurden im Rahmen dieser Arbeit bislang unbekannte sekretierte und Oberfl{\"a}chen-assoziierte Proteine von S. aureus funktionell charakterisiert. Die Funktion der ausgew{\"a}hlten Proteine wurde in vitro hinsichtlich Einfluss auf Komponenten des Immunsystems, Adh{\"a}sion an Wirtsfaktoren und Invasion in eukaryotische Zellen untersucht. Mit Hilfe der vorangegangenen in-vitro-Charakterisierung der putativen Virulenzfaktoren, konnte f{\"u}r die cytoplasmatische Adenylosuccinat-Synthase PurA eine neuartige Funktion identifiziert werden. PurA ist bekannt als essentielles Enzym der de novo Purin-Synthese. In dieser Arbeit wurde nun gezeigt, dass PurA zudem an der Immunevasion beteiligt ist. Durch die Bindung des humanen Faktor H des Komplementsystems sch{\"u}tzt PurA S. aureus vor der lytischen Aktivit{\"a}t des Komplementsystems und verhindert die Opsonisierung des Pathogens. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde PurA detailliert charakterisiert. In Bindungsstudien mit rekombinantem Faktor H und PurA wurde eine direkte Interaktion beider Proteine nachgewiesen, wobei Faktor H mit dem N-terminalen Bereich von PurA interagiert. Weiterhin konnte PurA durch Immunfluoreszenz und FACS-Analysen auf der Zelloberfl{\"a}che nachgewiesen werden, wo es wahrscheinlich mit der Zellwand assoziiert vorliegt. Dort rekrutiert es Faktor H an die bakterielle Oberfl{\"a}che und verhindert das Fortschreiten der Komplement-Kaskade und damit die Lyse des Pathogens. Aufgrund der Multifunktionalit{\"a}t z{\"a}hlt PurA somit zur Gruppe der Moonlighting Proteine. Des Weiteren wurde die Rolle von PurA im Infektionsgeschehen in zwei unabh{\"a}ngigen Tiermodellen untersucht. In beiden Modellen wurde ein signifikant reduziertes Virulenzpotential der ΔpurA-Mutante beobachtet. Zuk{\"u}nftig soll gekl{\"a}rt werden, ob die verminderte Virulenz in der fehlenden Komplementevasion oder im Defekt in der Purin-Synthese begr{\"u}ndet ist. Aufgrund der sehr starken Attenuation in allen untersuchten Infektionsmodellen sollte PurA als potentielles Target f{\"u}r eine Therapie von S. aureus Infektionen weiter charakterisiert werden. Im Ergebnis dieser Arbeit wurde demnach mit PurA ein neues Moonlighting Protein identifiziert, das als Inhibitor des Komplementsystems wesentlich zur Immunevasion von S. aureus beitr{\"a}gt. F{\"u}r das bessere Verst{\"a}ndnis der humoralen S. aureus-spezifischen Immunantwort, Unterschieden in der Antik{\"o}rperantwort und der gebildeten Antik{\"o}rperspezifit{\"a}ten wurde weiterhin das w{\"a}hrend der Kolonisierung und Infektion gebildete S. aureus-spezifische Antik{\"o}rperprofil untersucht. Dazu wurden Plasmen von humanen nasalen Tr{\"a}gern und Nicht-Tr{\"a}gern sowie murine Seren von infizierten Tieren untersucht. Insbesondere wurde das Pathogen-spezifische Antik{\"o}rperprofil in unterschiedlichen Infektionsmodellen mit Hilfe eines Proteinarrays analysiert, der im Rahmen dieser Arbeit in einer Kooperation mit der Firma Alere Technologies (Jena, Deutschland) und universit{\"a}ren Forschergruppen der Universit{\"a}ten Greifswald, M{\"u}nster und Jena mitentwickelt wurde. Die Antik{\"o}rperprofile von intramuskul{\"a}r und intraven{\"o}s infizierten Tieren resultierten in jeweils spezifischen Antik{\"o}rperprofilen. Diese Ergebnisse deuten auf einen Zusammenhang zwischen der Art der Infektion und der gebildeten Antik{\"o}rperspezifit{\"a}ten hin. Wahrscheinlich beruht dies auf einer gewebespezifischen Genexpression als Anpassung an die individuellen Bed{\"u}rfnisse im Wirtsorganismus. Das ausgebildete Antik{\"o}rperprofil gibt somit einen Einblick in das Expressionsmuster von Virulenzfaktoren von S. aureus unter in vivo Bedingungen und tr{\"a}gt damit zum Verst{\"a}ndnis der komplexen Interaktion von Pathogen und Wirt bei. Diese Untersuchungen erg{\"a}nzen zudem die bisherigen Kenntnisse {\"u}ber die Anpassung der humoralen Immunantwort an eine asymptomatische Kolonisierung im Gegensatz zu einer akuten Infektion durch S. aureus. Dar{\"u}ber hinaus k{\"o}nnen die gewonnenen Ergebnisse f{\"u}r diagnostische Zwecke und zur Identifikation von neuen Zielstrukturen f{\"u}r eine Vakzin-Entwicklung genutzt werden.},
  subject      = {Staphylococcus aureus},
  language  = {de}
}