@phdthesis{Czakai2015,
  author    = {Czakai, Kristin Bernadette},
  title     = {Interaktionen des humanpathogenen Pilzes Aspergillus fumigatus mit dem angeborenen Immunsystem und Thrombozyten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-117496},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Pilze sind in unserer Umwelt allgegenw{\"a}rtig und besiedeln im Fall von Candida albicans (C. albicans) sogar bei {\"u}ber 50\% der Menschen die Schleimh{\"a}ute, w{\"a}hrend Sporen von Aspergillus fumigatus (A. fumigatus) t{\"a}glich {\"u}ber die Atmung in die Lunge des Menschen gelangen. Dennoch sind Erkrankungen, die durch diese zwei Pilze ausgel{\"o}st werden, bei gesunden Menschen selten. Ist jedoch das Immunsystem beeintr{\"a}chtigt, k{\"o}nnen diese Pilze zu systemischen und damit lebensbedrohlichen Erkrankungen wie der invasiven Aspergillose und der systemischen Candidiasis f{\"u}hren. F{\"u}r eine Verbesserung der Behandlung solcher Infektionen ist das genaue Verst{\"a}ndnis der Immunabwehrmechanismen entscheidend. Da A. fumigatus {\"u}ber die Lunge in den K{\"o}rper gelangt, wurden in dieser Arbeit die h{\"a}ufigsten Immunzellen der Lunge, die Makrophagen, und deren Immunantwort auf A. fumigatus untersucht. Parallel hierzu wurden dendritische Zellen (DCs) verwendet, die als Br{\"u}cke zwischen dem angeborenen und adaptiven Immunsystem wirken. Ein besonderes Augenmerk wurde hierbei auf A. fumigatus induzierte Genexpressions{\"a}nderungen und deren Regulationsmechanismen gelegt. Dabei wurden kurze, regulatorische RNAs, die sogenannten miRNAs, untersucht, die eine wichtige Rolle in der post-transkriptionalen Genregulation spielen. Bislang ist nur wenig {\"u}ber die miRNA-abh{\"a}ngigen Genregulationen in DCs, die auf eine Infektion mit A. fumigatus oder C. albicans reagieren, bekannt. Um alle durch A. fumigatus und C. albicans regulierten miRNAs zu identifizieren, wurden DCs mit A. fumigatus und C. albicans ko-kultiviert und anschließend eine Komplettsequenzierung der kurzen RNAs durchgef{\"u}hrt. Die Pilz-spezifische Induktion der miRNA-Regulation wurde zudem mit der miRNA-Regulation durch den bakteriellen Zellwandbestandteil Lipopolysaccharid verglichen. Durch die Stimulation mit Keimschl{\"a}uchen von A. fumigatus wurden die miRNAs miR-132-3p/5p, miR-155-5p, miR129-2-3p, miR-129-5p, miR-212-3p/5p und miR-9-5p in DCs induziert. Diese wurden ebenfalls durch C. albicans induziert, zudem noch die miRNAs miR-147a und miR-147b. Spezifisch f{\"u}r A. fumigatus war die Regulation der miR-129-2-3p. Neben dem miRNA-Profiling wurde auch das mRNA-Transkriptom {\"u}ber Microarrays analysiert und dadurch 18 potentielle Zielgene der Pilz-induzierten miRNAs identifiziert. Neben den Elementen der Translationsregulation wurden auch die Transkriptionsfaktoren untersucht. Als einziger unter den 60 regulierten Transkriptionsfaktoren zeigte KLF4 eine ver{\"a}nderte Expressionsrichtung in DCs, die mit Pilzen oder LPS behandelt waren. W{\"a}hrend die Stimulation mit LPS die Expression von KLF4 induzierte, wurde es durch die Pilze A. fumigatus und C. albicans reprimiert. In einer Untersuchung der unterschiedlichen A. fumigatus-Rezeptoren, wurde deren Einfluss auf die KLF4-Regulation gezeigt. W{\"a}hrend TLR4-Liganden KLF4 induzierten, f{\"u}hrten Liganden, die an die Rezeptoren TLR2/TLR1 und Dectin-1 binden, zu einer Reduktion von KLF4. Nach einem erfolgreich etablierten KLF4-knock-down mittels RNA-Interferenz wurden KLF4-Zielgene untersucht. W{\"a}hrend kein bzw. nur ein geringer Effekt auf die Genexpression von CCL2, RANTES, CXCL10 und TNF beobachtet wurde, sorgte der KLF4 knock-down f{\"u}r eine hoch signifikante Reduktion der IL6-Genexpression in LPS-stimulierten DCs. Um die KLF4-Regulation weiter zu untersuchen, wurde zudem eine weitere Zellpopulation des angeborenen Immunsystems, die Makrophagen, verwendet. Auch hier wurde die Immunantwort gegen A. fumigatus analysiert. Zudem wurde die Rolle der Thrombozyten als Immunmediatoren betrachtet. Zuerst wurde ein Zytokinprofil des pl{\"a}ttchenreichen Plasmas (PRP), das mit A. fumigatus stimuliert wurde, erstellt. In diesem konnte nur RANTES in hoher Konzentration nachgewiesen werden. Daraufhin wurde der Einfluss von PRP auf die Reifung von DCs, die Phagozytosef{\"a}higkeit von Makrophagen und DCs sowie der Einfluss von DCs und Makrophagen auf die metabolische Aktivit{\"a}t von A. fumigatus in An- und Abwesenheit von pl{\"a}ttchenreichem Plasma untersucht. Es konnte eine gering verst{\"a}rkte Reifung der DCs durch PRP gezeigt werden. Isolierte Thrombozyten konnten die Phagozytose von DCs steigern, w{\"a}hrend Makrophagen durch PRP verst{\"a}rkt Konidien phagozytierten. In einem genomweiten Transkriptomprofiling wurde die Immunantwort von DCs und Makrophagen verglichen. Zudem wurde untersucht, wie PRP die Immunantwort dieser Immunzellen beeinflusst. Es wurden 2 bzw. 24 Gene identifiziert, die signifikant in A. fumigatus-stimulierten DCs und Makrophagen reguliert waren. Hierbei wurde gezeigt, dass KLF4 durch die Zugabe von PRP herabreguliert wurde. Das zuvor beschriebene Zielgen IL6 wurde durch PRP in A. fumigatus-stimulierten DCs gegen{\"u}ber stimulierten DCs ohne PRP deutlich reduziert, wodurch sich eine immunmodulatorische F{\"a}higkeit des PRP zeigte. Die Induktion von IL-6, weiteren Zytokinen und der Reifemarker durch A. fumigatus in DCs wurden zudem in einem Booleschen Modell simuliert. Dieses Modell soll in Zukunft Vorhersagen {\"u}ber experimentelle Ergebnisse und dadurch eine optimale Versuchsvorbereitung erm{\"o}glichen.},
  subject      = {Aspergillus fumigatus},
  language  = {de}
}
@article{HellmannLotherWursteretal.2017,
  author    = {Hellmann, Anna-Maria and Lother, Jasmin and Wurster, Sebastian and Lutz, Manfred B. and Schmitt, Anna Lena and Morton, Charles Oliver and Eyrich, Matthias and Czakai, Kristin and Einsele, Hermann and Loeffler, Juergen},
  title     = {Human and Murine Innate Immune Cell Populations Display Common and Distinct Response Patterns during Their In Vitro Interaction with the Pathogenic Mold Aspergillus fumigatus},
  series = {Frontiers in Immunology},
  volume    = {8},
  journal   = {Frontiers in Immunology},
  number    = {1716},
  doi       = {10.3389/fimmu.2017.01716},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-169926},
  year      = {2017},
  abstract  = {Aspergillus fumigatus is the main cause of invasive fungal infections occurring almost exclusively in immunocompromised patients. An improved understanding of the initial innate immune response is key to the development of better diagnostic tools and new treatment options. Mice are commonly used to study immune defense mechanisms during the infection of the mammalian host with A. fumigatus. However, little is known about functional differences between the human and murine immune response against this fungal pathogen. Thus, we performed a comparative functional analysis of human and murine dendritic cells (DCs), macrophages, and polymorphonuclear cells (PMNs) using standardized and reproducible working conditions, laboratory protocols, and readout assays. A. fumigatus did not provoke identical responses in murine and human immune cells but rather initiated relatively specific responses. While human DCs showed a significantly stronger upregulation of their maturation markers and major histocompatibility complex molecules and phagocytosed A. fumigatus more efficiently compared to their murine counterparts, murine PMNs and macrophages exhibited a significantly stronger release of reactive oxygen species after exposure to A. fumigatus. For all studied cell types, human and murine samples differed in their cytokine response to conidia or germ tubes of A. fumigatus. Furthermore, Dectin-1 showed inverse expression patterns on human and murine DCs after fungal stimulation. These specific differences should be carefully considered and highlight potential limitations in the transferability of murine host-pathogen interaction studies.},
  language  = {en}
}
@article{CzakaiLeonhardtDixetal.2016,
  author    = {Czakai, Kristin and Leonhardt, Ines and Dix, Andreas and Bonin, Michael and Linde, Joerg and Einsele, Hermann and Kurzai, Oliver and Loeffler, J{\"u}rgen},
  title     = {Kr{\"u}ppel-like Factor 4 modulates interleukin-6 release in human dendritic cells after in vitro stimulation with Aspergillus fumigatus and Candida albicans},
  series = {Scientific Reports},
  volume    = {6},
  journal   = {Scientific Reports},
  doi       = {10.1038/srep27990},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-181185},
  year      = {2016},
  abstract  = {Invasive fungal infections are associated with high mortality rates and are mostly caused by the opportunistic fungi Aspergillus fumigatus and Candida albicans. Immune responses against these fungi are still not fully understood. Dendritic cells (DCs) are crucial players in initiating innate and adaptive immune responses against fungal infections. The immunomodulatory effects of fungi were compared to the bacterial stimulus LPS to determine key players in the immune response to fungal infections. A genome wide study of the gene regulation of human monocyte-derived dendritic cells (DCs) confronted with A. fumigatus, C. albicans or LPS was performed and Kr{\"u}ppel-like factor 4 (KLF4) was identified as the only transcription factor that was down-regulated in DCs by both fungi but induced by stimulation with LPS. Downstream analysis demonstrated the influence of KLF4 on the interleukine-6 expression in human DCs. Furthermore, KLF4 regulation was shown to be dependent on pattern recognition receptor ligation. Therefore KLF4 was identified as a controlling element in the IL-6 immune response with a unique expression pattern comparing fungal and LPS stimulation.},
  language  = {en}
}
@article{DixCzakaiSpringeretal.2016,
  author    = {Dix, Andreas and Czakai, Kristin and Springer, Jan and Fliesser, Mirjam and Bonin, Michael and Guthke, Reinhard and Schmitt, Anna L. and Einsele, Hermann and Linde, J{\"o}rg and L{\"o}ffler, J{\"u}rgen},
  title     = {Genome-Wide Expression Profiling Reveals S100B as Biomarker for Invasive Aspergillosis},
  series = {Frontiers in Microbiology},
  journal   = {Frontiers in Microbiology},
  number    = {7},
  doi       = {10.3389/fmicb.2016.00320},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-165386},
  pages     = {320},
  year      = {2016},
  abstract  = {Invasive aspergillosis (IA) is a devastating opportunistic infection and its treatment constitutes a considerable burden for the health care system. Immunocompromised patients are at an increased risk for IA, which is mainly caused by the species Aspergillus fumigatus. An early and reliable diagnosis is required to initiate the appropriate antifungal therapy. However, diagnostic sensitivity and accuracy still needs to be improved, which can be achieved at least partly by the definition of new biomarkers. Besides the direct detection of the pathogen by the current diagnostic methods, the analysis of the host response is a promising strategy toward this aim. Following this approach, we sought to identify new biomarkers for IA. For this purpose, we analyzed gene expression profiles of hematological patients and compared profiles of patients suffering from IA with non-IA patients. Based on microarray data, we applied a comprehensive feature selection using a random forest classifier. We identified the transcript coding for the S100 calcium-binding protein B (S100B) as a potential new biomarker for the diagnosis of IA. Considering the expression of this gene, we were able to classify samples from patients with IA with 82.3\% sensitivity and 74.6\% specificity. Moreover, we validated the expression of S100B in a real-time reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) assay and we also found a down-regulation of S100B in A. fumigatus stimulated DCs. An influence on the IL1B and CXCL1 downstream levels was demonstrated by this S100B knockdown. In conclusion, this study covers an effective feature selection revealing a key regulator of the human immune response during IA. S100B may represent an additional diagnostic marker that in combination with the established techniques may improve the accuracy of IA diagnosis.},
  language  = {en}
}