@phdthesis{Duechs2011,
  author    = {D{\"u}chs, Matthias},
  title     = {Effects of Toll-like receptor agonists on the pathogenesis of atopic asthma in mice},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-66369},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {In the last decades, both the incidence and the severity of asthma have steadily increased. Furthermore, available therapies only treat the symptoms but do not cure the disease. Immune modulation induced by TLR agonists may be a promising novel approach to effectively treat asthma as it targets the underlying immunopathology directly rather than one mediator alone. The aim of this thesis was to investigate if the immunostimulatory properties of Toll-like receptor (TLR) agonists can be utilized to develop novel therapeutic intervention strategies for the treatment of asthma using murine models of allergic inflammation. For this purpose five different TLR agonists were tested in preclinical mouse models of acute and chronic asthma, both in preventive and therapeutic settings. Firstly, TLR-2, 3, 4, 7/8 and 9 agonists were delivered intratracheally at different doses before pulmonary allergen exposure in the asthma model of acute inflammation. TLR9 agonist CpG-containing oligodeoxynucleotides (CpG) > TLR7 agonist Resiquimod (R848) > TLR3 agonists poly(I:C) strongly reduced allergen induced airway eosinophilia and IL-4 levels in a dose-dependent manner. All TLR agonists increased neutrophil numbers, TLR4 agonist lipopolysaccharide (LPS) > TLR2 agonist lipoteichonic acid (LTA) > poly(I:C) > CpG > R848 and, with the exception of R848, the amount of pro-inflammatory cytokines in the airways. Suppressive effects were not dependent upon IFN-γ and IL-10 or associated with increased numbers of regulatory T cells in the airways. All TLR agonists, except LTA, similarly reduced airway eosinophilia and IL-4 levels when applied therapeutically after allergen challenge. These results show that the TLR agonists have different suppressive effects on TH2 responses in the airways which further depend on the dose and the experimental setup in which they were tested. Interestingly, all agonists induced airway neutrophilia, albeit to different degrees, raising the question if TLR ligands are safe for human use when applied directly into the lung. Different TLR agonists are also being developed for human use as adjuvants combined with allergen in specific immunotherapy. Recent clinical data suggest that this may be achieved by induction of allergen-specific TH1 responses. For this reason, the ability of different TLR agonists to induce allergen-specific TH1 and suppress allergen-specific TH2 responses in a preclinical setting was investigated in this thesis. Different doses of the TLR agonists were applied together with allergen, then mice were exposed to allergen aerosol. CpG > LPS >LTA dose-dependently strongly suppressed the development of airway eosinophilia with poly(I:C) and R848 having no effect. The decrease in eosinophilic numbers was associated withincreased neutrophils present in the airways. IL-4 and IL-5 levels in the bronchoalveolar lavage fluid were also decreased when poly(I:C), LPS, and CpG were used. All TLR agonists increased allergen-specific IgG2a, and with the exception of poly(I:C), reduced allergen-specific IgE levels in the serum. Cutaneous anaphylaxis to allergen was completely prevented when LPS or CpG were given as adjuvant. The strongest TH1 responses were induced by CpG and poly(I:C), characterized by the presence of IFN-γ in the bronchoalveolar lavage and the highest allergen-specific IgG2a levels in the serum. This data supports approaches to use TLR9 or TLR4 agonists for human therapy as adjuvant in combination with allergen in novel specific immunotherapy formulations. In the last part of the thesis, it was investigated if TLR activation can also affect the pathology of severe chronic asthma. Therapeutic administration of R848 or CpG reduced features of inflammation and remodeling. Both agonists showed superior effects to dexamethasone, with CpG being more efficient than R848. This result again supports a TLR9-based therapy as a viable option for the treatment of severe chronic asthma which may present a potential alternative for anti-inflammatory therapy with steroids. Taken together, the results of this thesis support the use of TLR agonists to treat asthma. The most favorable efficacy/safety ratio is to be expected from TLR-based therapies combining TLR4 or TLR9 agonists with allergen in specific immunotherapy. In regard to TLR agonist monotherapy, R848 and CpG showed the most promising profiles, CpG particularly in a model of severe chronic asthma. However, since all TLR agonists used in this study also showed pro-inflammatory potential, the safety aspect of such an approach needs to be taken into account.},
  subject      = {Toll-like Rezeptor},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kraich2008,
  author    = {Kraich, Michael},
  title     = {Strukturelle und funktionelle Untersuchungen der Interaktion zwischen Ligand und Rezeptor im Interleukin-4- und Interleukin-13-System},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-27655},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Interleukin-4 (IL-4) und Interleukin-13 (IL-13) sind bedeutende Regulatorproteine des Immunsystems. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Entstehung und dem Verlauf von allergischen Erkrankungen, wie z.B. Asthma. Um ihre Signale in die Zielzelle zu transduzieren, kann von beiden Zytokinen der gleiche Zelloberfl{\"a}chenrezeptor verwendet werden, wodurch sich die {\"u}berlappenden, biologischen Funktionen erkl{\"a}ren lassen. Dieser gemeinsam genutzte Rezeptor ist aus den beiden Untereinheiten IL-4Ralpha; und IL-13Ralpha1 aufgebaut. Da IL-4 und IL-13 auf Aminos{\"a}ureebene nur etwa 25\% Sequenzidentit{\"a}t besitzen und stark unterschiedliche Affinit{\"a}ten zu den beiden Rezeptorketten besitzen, stellt sich die Frage, durch welchen molekularen Erkennungsmechanismus, die Affinit{\"a}t und die Spezifit{\"a}t der Ligand-Rezeptor-Interaktion unabh{\"a}ngig voneinander reguliert werden kann. In dieser Arbeit gelang es, rekombinante Expressions- und Aufreinigungsstrategien f{\"u}r IL-13 und die extrazellul{\"a}ren Dom{\"a}nen der Rezeptorketten IL-13Ralpha1 und IL-13Ralpha2 zu entwickeln. Dadurch war es m{\"o}gliche, eine breite Mutations-/Interaktionsanalyse der IL-13Ralpha1-Kette durchzuf{\"u}hren.Es konnte gezeigt werden, dass die N-terminale FnIII-{\"a}hnliche Dom{\"a}ne von IL-13Ralpha1 sowohl an der Bindung von IL-13 als auch an der Interaktion mit IL-4 beteiligt ist. Im funktionellen Bindeepitop der IL-13Ralpha1-Kette wurden die Aminos{\"a}urereste Arg84, Phe253 und Tyr321 als Hauptbindungsdeterminanten f{\"u}r die Interaktion mit IL-13 identifiziert. Durch die Interaktionsstudien der IL-13Ralpha1-Varianten mit IL-4 wurde gezeigt, dass diese Hauptbindungsdeterminanten auch f{\"u}r die niederaffine Bindung von IL-4 von gr{\"o}ßter Bedeutung sind. Die funktionellen Bindeepitope f{\"u}r IL-4 und IL-13 auf der IL-13Ralpha1-Kette sind nahezu identisch und {\"u}berlappen in einem großen Bereich. Aufgrund der Ergebnisse aus der Mutagenesestudie war es m{\"o}glich, ein Strukturmodell der extrazellul{\"a}ren Dom{\"a}ne der IL-13Ralpha1-Kette zu erstellen. Darin wird eine neuartige Orientierung der N-terminalen FnIII-Dom{\"a}ne und deren Beteiligung an der Ligandeninteraktion dargestellt. Mit Hilfe des Strukturmodells gelang es, neue Aminos{\"a}urerest auf der Oberfl{\"a}che von IL-13 zu identifizieren, die an der Bindung zu IL-13Ralpha1 beteiligt sind, was die Relevanz des Strukturmodells weiter unterstreicht. In einem weiteren Teil dieser Arbeit wurde versucht, den molekularen Mechanismus aufzukl{\"a}ren, durch den es den superagonistischen IL-4-Varianten T13D und F82D gelingt, mit dreifach h{\"o}herer Affinit{\"a}t an die IL-4Ralpha-Kette zu binden, als wildtypischer Ligand. Durch strukturelle und funktionelle Untersuchungen wurde gezeigt, dass der Affinit{\"a}tssteigerung ein indirekter Mechanismus zugrunde liegt, bei dem eine Konformations{\"a}nderung und die Fixierung der Arg85-Seitenkette von IL-4 zur Ausbildung von zus{\"a}tzlichen Ligand-Rezeptor-Interaktionen f{\"u}hrt. Das Bindeepitop zwischen IL-4 und der IL-4Ralpha-Kette besitzt eine modulare Architektur aus drei unabh{\"a}ngig voneinander agierenden Interaktionsclustern. Bei der Interaktion von wildtypischem IL-4 mit IL-4Ralpha tragen nur zwei dieser Cluster in signifikanter Weise zur freien Bindeenergie bei. Im Falle der superagonistischen IL-4-Varianten ist jedoch auch das dritte Cluster an der Generierung von zus{\"a}tzlicher, freier Bindeenergie beteiligt, wodurch die Affinit{\"a}t zwischen Ligand und Rezeptor erh{\"o}ht wird. Damit stellt der modulare Aufbau der Interaktionsfl{\"a}che zwischen IL-4 und der IL-4Ralpha-Kette m{\"o}glicherweise einen Mechanismus dar, {\"u}ber den Proteine die Affinit{\"a}t von Wechselwirkungen {\"u}ber einen großen Bereicht variieren k{\"o}nnen, ohne dabei Spezifit{\"a}t einzub{\"u}ssen. Da IL-4 und IL-13 als interessante Zielmolek{\"u}le f{\"u}r die Therapie von allergischen und asthmatischen Erkrankungen erkannt worden sind, k{\"o}nnen die in der vorliegenden Arbeit gewonnenen Informationen {\"u}ber den Bindemechanismus und die Einblicke in den molekularen Charakter der Interaktion zwischen den beiden Zytokinen und ihren spezifischen Rezeptorketten dabei helfen, neuartige und hoch spezifische, inhibitorische Molek{\"u}le zu entwickeln.},
  subject      = {Renaturierung <Biochemie>},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Gogishvili2006,
  author    = {Gogishvili, Tea},
  title     = {Immunotherapy of allergic disorders in a mouse model of allergic airway inflammation},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-19304},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Allergische Erkrankungen sind St{\"o}rungen, bei denen es zu Immunfehlregulationen kommt und die bei empf{\"a}nglichen Individuen zur Entstehung von Allergen spezifischen T-Helfer 2 (TH2) Immunantworten f{\"u}hren. Neuere Untersuchungen deuten darauf hin, dass die f{\"u}r Soforttypallergien charakteristischen TH2 Immunantworten sowohl durch nat{\"u}rlich vorkommende CD4+CD25+ regulatorische T Zellen (Treg) als auch durch Antigen induzierte IL-10-secreting CD4+ regulatorische T Zellen kontrolliert werden k{\"o}nnen. Weiterhin gibt es Hinweise, dass eine erfolgreiche Allergen spezifische Immuntherapie {\"u}ber die Induktion von IL-10 sezernierenden T reg Zellen vermittelt wird. In ersten Teil der Arbeit wird die Effizienz einer Allergen spezifischen Immuntherapie (SIT) in einem Mausmodel f{\"u}r allergische Atemwegsentz{\"u}ndung demonstriert. Als Allergieparameter wurden Allergen spezifisches IgE im Serum, verschiedene TH1 und TH2 Cytokine in der brochoalveol{\"a}ren Lavage Fl{\"u}ssigkeit und nach in vitro Restimulation in Milzzellen untersucht. Weiterhin wurden Histologien von Lungengewebe angefertigt, um das eosinophile Entz{\"u}ndungsinfiltrat und die Asthma typische Becherzellmetaplasie darzustellen. Weiterhin wurden durch FACS Untersuchungen regulatorische T Zellen nachgewiesen. Es konnte gezeigt werden, dass im Mausmodell die intranasale Applikationsform der SIT die allergischen Symptome effizienter bek{\"a}mpfen konnte, als die beim Menschen etablierte subcutane Applikationsform. Um Mechanismen zu definieren die eine SIT effizienter machen k{\"o}nnten wurde ein IL-4/IL13 Inhibitor (QY) als Adjuvans f{\"u}r die SIT benutzt. F{\"u}r den Zytokininhibitor konnte gezeigt werden, dass bei einer Applikation w{\"a}hrend der allergischen Sensibilisierung die Entstehung einer TH2 Immunantwort und die Ausbildung allergischer Symptome verhindert wird. Die Applikation des Inhibitors zusammen mit einer SIT zeigte jedoch keine zus{\"a}tzlichen signifikanten antiallergischen Effekte im Vergleich zur Durchf{\"u}hrung der SIT als Monotherapie. Diese Ergebnisse deuten m{\"o}glicherweise daraufhin , dass der bekannte Wechsel einer TH2 Immunantwort zu einer TH1 Antwort w{\"a}hrend der SIT nicht der Schl{\"u}sselmechanismus zu einer erfolgreichen Behandlung ist. Insbesondere weil unter der SIT auch in unserem Mausmodell die Induktion von IL-10 sezernierenden CD4+ T regulatorischen Zellen mit der Suppression der allergischen Atemwegsentz{\"u}dnung vergesellschaftet waren, so dass m{\"o}glicherwiese diese Zellen f{\"u}r den Therapieerfolg relevant sind . Um die Rolle regulatorischer T Zellen im Allergiemodell n{\"a}her zu beleuchten wurde im 2. Teil der Arbeit ein monoklonaler superagonistischer anti-CD28 Antik{\"o}rper benutzt, von dem bekannt ist dass T regulatorische Zellen in vivo induziert werden. Es konnte gezeigt werden, dass die Applikation des Antik{\"o}rpers w{\"a}hrend der allergischen Sensibilisierung die Etablierung einer TH2 Immunantwort verst{\"a}rkte. Im Gegensatz dazu wurden durch die therapeutische Applikation des anti CD28 Antik{\"o}rpers in einer etablierten Allergie, IL-10 sezernierende CD4+CD25+ T Zellen induziert, welches mit einer Abschw{\"a}chung der gemessenen Allergieparameter einherging.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Hahn2003,
  author    = {Hahn, Christian},
  title     = {Die Rolle von IL-4 und IL-13 in Maus-Modellen f{\"u}r allergische Erkrankungen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-8493},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {IL-4 und IL-13 sind wichtige Faktoren bei der Entwicklung allergischer Erkrankungen. In dieser Arbeit wird die Rolle von IL-4 und IL-13 in einem Maus-Modell f{\"u}r allergisches Asthma w{\"a}hrend der allergischen Sensibilisierung und in einer etablierten asthmatischen Erkrankung untersucht. Weiterhin wird die Rolle von IL-4 und IL-13 in fr{\"u}hen Stadien der atopischen Dermatitis in einem Maus-Modell betrachtet. In einem Maus-Modell f{\"u}r allergisches Asthma mit anhaltender IgE-Synthese und einer persistierenden allergischen Atemwegspathologie konnte gezeigt werden, dass die Inhibition des IL-4/IL-13 Systems w{\"a}hrend der allergischen Sensibilisierung zu einer dosisabh{\"a}ngigen Reduktion der allergen-spezifischen IgE-Titer, zur Inhibition der Atemwegseosinophilie, zur Reduktion der IL-5-Spiegel in der BAL und zu einer gesenkten Anzahl von IL-4 sezernierenden CD4+ T-Zellen. Weiterhin konnte durch die Inhibition des IL-4/IL-13 Systems die Becherzellmetaplasie signifikant gesenkt werden. Die Inhibition des IL-4/IL-13 Systems nach der Entwicklung der allergischen Atemwegspathologie f{\"u}hrte hingegen nicht zu einer signifikanten Reduktion der gemessenen Allergie-Parameter. Daraus l{\"a}sst sich schließen, dass IL-4 und IL-13 nur eine untergeordnete Rolle in einer etablierten Allergie spielt. Diese Ergebnisse sind insbesondere wichtig, wenn man {\"u}ber das Verwendungspotential eines IL-4/IL-13-Inhibitors in der Allergie-Therapie bei asthmatischen Patienten spekuliert. Weiterhin konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass die NC/Nga-Maus ein Modell f{\"u}r die humane atopische Dermatitis darstellt. NC/Nga M{\"a}use, die unter konventionellen Bedingungen gehalten wurden, entwickeln makroskopische und histologische Hautpathologien, die der humanen atopischen Dermatitis sehr {\"a}hneln. Weiterhin entwickeln unter konventionellen Bedingungen gehaltenen NC/Nga M{\"a}use hohe IgE-Titer im Serum, die mit einer erh{\"o}hten Produktion an Th2-Zytokinen verbunden war. Die Inhibition des IL-4/IL-13-Systems f{\"u}hrte in diesem Modell jedoch nicht zu einer Reduktion von Symptomen und Pathologien der humanen atopischen Dermatitis. Deswegen kann man spekulieren, dass die Inhibition des IL-4/IL-13-Systems zu einem zu sp{\"a}ten Zeitpunkt erfolgte. Des Weiteren kann eine nicht-standardisierte Sensibilisierung bei M{\"a}usen, die in einer konventionellen Tierhaltung gehalten werden, zu einem sehr unterschiedlichen Ausbruch der Dermatitis f{\"u}hren. Deshalb werden weitere Tierversuche mit einer h{\"o}heren Anzahl von Tieren, die zwischen den W{\"u}rfen randomisiert werden, n{\"o}tig sein, um die Rolle von IL-4 und IL-13 in der atopischen Dermatitis zu kl{\"a}ren.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Stolzenberger2000,
  author    = {Stolzenberger, Sascha},
  title     = {Spezifische Hemmung der allergieassoziierten Interleukin-4 Signaltransduktion},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-2375},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2000},
  abstract  = {Das Cytokin Interleukin-4 (IL-4) ist ein essentieller Faktor bei der Entstehung von Sofort-Typ Allergien. Die Bindung von IL-4 an seinen Rezeptor und die anschließende Phosphorylierung des IL-4 aktivierten Transkriptionsfaktors Stat6 ist ein Schl{\"u}sselereignis bei der allergischen Immunantwort. In der vorliegenden Arbeit werden Ergebnisse zur Hemmung der Stat6 vermittelten Signaltransduktion des IL-4 Rezeptors vorgestellt. Dazu wurde ein Vektorsystem etabliert, bei dem ein von dem Drosophila-Transkriptionsfaktor Antennapedia abgeleitetes 16 AS langes Peptid benutzt wird. Dieses Antennapediapeptid kann Plasmamembranen lebender Zellen energie- und rezeptorunabh{\"a}ngig durchqueren und dabei andere hydrophile Molek{\"u}le mittransportieren. Stat6 bindet {\"u}ber eine SH2 Dom{\"a}ne an phosphorylierte Reste von IL4Ra und bildet, nachdem es selbst phosphoryliert ist, mit anderen Stat6-Molek{\"u}len aktive Dimere. Ein aus der Stat6-Bindestelle des IL-4Ra abgeleitetes phosphoryliertes Peptid (Stat6BP) wurde mit Hilfe des Antennapediapeptids in verschiedene humane und murine Zellinien transportiert. F{\"u}r Stat6BP konnte mit Hilfe von spezifischer Immunpr{\"a}zipitation und Western-Blot gezeigt werden, dass es IL-4 induzierte Phosphorylierung und Aktivierung von Stat6 transient hemmen kann. Durch zus{\"a}tzliche Applikation des Tyrosinphosphataseinhibitors Natriumpervanadat gelang es, die hemmende Wirkung von Stat6BP zu verl{\"a}ngern. Unter gleichen Bedingungen konnte auch gezeigt werden, dass Stat6BP spezifisch die Aktivierung von Stat6 hemmt, da die durch IL-4 oder IL-3 induzierte Phosphorylierung des eng verwandten Stat5 v{\"o}llig unbeeintr{\"a}chtigt bleibt. Ferner wurde durch das Peptid die Expression eines Stat6 kontrollierten Reportergens gehemmt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde außerdem die Rolle der Src-Typ Kinasen p56lck und p59fyn in der IL-4 Signaltransduktion in unterschiedlichen T-Zellinien untersucht. Es zeigte sich, dass die Aktivierung der beide Kinasen stark von der getesteten Zellinie abh{\"a}ngt. In einigen T-Zellinien aktiviert IL-4 eher p56lck, in anderen eher p59fyn.},
  subject      = {Interleukin 4},
  language  = {de}
}