@phdthesis{Matuschek2010,
  author    = {Matuschek, Anja},
  title     = {Characterization of tolerogenic rat bone marrow-derived dendritic cells and regulatory T cells},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-51708},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Tolerogene Dendritische Zellen (DZ) und regulatorische T-Lymphozyten (Treg) verf{\"u}gen {\"u}ber die F{\"a}higkeit, destruktive Immunantworten zu verhindern. Die Hoffnung besteht, solche Zellen in naher Zukunft f{\"u}r therapeutische Zwecke einzusetzen, um z. B. Immunantworten nach Transplantation, aber auch bei Autoimmunit{\"a}t und Allergie antigenspezifisch zu supprimieren. Zum jetzigen Zeitpunkt ist die Generierung solcher Zellen aufwendig und noch nicht f{\"u}r die klinische Routine geeignet. Zudem sind die Mechanismen noch wenig verstanden, wie diese Zellen eine gew{\"u}nschte Immunhemmung in vivo auszul{\"o}sen und wie der m{\"o}glichen Gefahr einer zu starken Immunhemmung zu begegnen ist. Das Kleinnagermodell Ratte ist f{\"u}r die biomedizinische Forschung noch immer von großer Bedeutung, umso {\"u}berraschender ist es, dass insbesondere tolerogene DZ und Treg in diesem Modell bisher nur unzureichend untersucht wurden. Das Ziel der Arbeit war deshalb, diese Immunzellen umfassend zu charakterisieren und ihre Funktion auf das Immunsystem zu untersuchen. Tolerogene DZ wurden mit GM-CSF und IL-4 aus Knochenmarkvorl{\"a}uferzellen generiert (= IL-4 DC). Der Anteil an nat{\"u}rlich vorkommenden Treg mit einem Ph{\"a}notyp CD4posCD25posFoxp3pos umfasst ca. 5-8\% der peripheren naiven CD4pos TLymphozyten. Die Charakterisierung der IL-4 DC zeigte im Vergleich zu reifen DZ der Milz eine bis zu 26-fach geringere Expression von Oberfl{\"a}chenmolek{\"u}len wie MHC-Klasse II Molek{\"u}l, CD80, CD86, ICAM-1 und CD25. Diese geringe Expression {\"a}nderte sich auch nicht, wenn die Zellen verschiedensten Reifungssignalen wie das Replattieren,LPS, TNF-α und CD40L ausgesetzt wurden. IL-4 DC verf{\"u}gen somit {\"u}ber einen robusten und gegen{\"u}ber Reifungssignalen {\"u}beraus resistenten Ph{\"a}notyp. IL-4 DC nehmen Antigene durch Endozytose auf und sind unf{\"a}hig, sowohl naive TLymphozyten zu aktivieren, als auch antigenspezifische T-Lymphozyten zu restimulieren. Zudem sind sie in der Lage, die Aktivierung naiver T-Lymphozyten und die Restimulierung antigenspezifischer T-Lymphozyten durch reife Milz-DZ zu bzw. zu verz{\"o}gern. Dabei verringerte sich die Proliferation der TLymphozyten um bis zu 95\%. Diese Beeinflussung der Proliferation ist nach Zugabe der IL-4 DC bereits innerhalb von 24 Stunden zu messen. Die verringerte Aktivierung geht zu dem mit einer verringerten Zytokinaussch{\"u}ttung (IL-2 um 49\% und IFN-γ um 92\%) einher. Die inhibitorischen Eigenschaften der IL-4 DC scheinen aber nicht ausschließlich auf der verringerten Expression kostimulatorischer Molek{\"u}le zu beruhen. Der Nachweis der beiden inhibitorischen Oberfl{\"a}chenmolek{\"u}le PD-L1 und PD-L2 auf IL-4 DC l{\"a}sst ebenfalls eine Bedeutung dieser Molek{\"u}le bei der Vermittlung inhibierender Signale vermuten. Auch die suppressive Wirkung l{\"o}slicher Faktoren wurde in der vorliegenden Arbeit gezeigt. {\"U}berst{\"a}nde einer 24-st{\"u}ndigen Kultur mit einer Million IL-4 DC hemmten die Aktivierung naiver T-Lymphozyten durch reife Milz-DZ um etwa 90\%. F{\"u}r diese Immunhemmung scheint das in diesen {\"U}berst{\"a}nden nachgewiesene Zytokin TGF-β (bis 300 pg/ml) verantwortlich zu sein. Im Vergleich dazu wiesen {\"U}berst{\"a}nde reifer Milz-DZ, die nicht die Aktivierung von T-Lymphozyten hemmten, eine TGF-β Konzentrationen von bis 100 pg/ml auf. Im Gegensatz dazu scheint zelltoxisches Stickstoffmonoxid nur eine geringe Rolle bei der Inhibierung der T-Zellproliferation zu spielen. Die Zugabe des NO Synthase-Inhibitors NMMA verringerte zwar den Anteil an NO um ca. 50\%, doch f{\"u}hrte dies nicht zu einer Steigerung der Proliferation von T-Lymphozyten. IL-4 DC sind zwar nicht in der Lage, T-Lymphozyten zur Proliferation zu bringen, doch bedeutet dies nicht, dass keinerlei Ver{\"a}nderungen auf molekularer Ebene festzustellen w{\"a}ren. So sind T-Lymphozyten nach ihrer Inkubation mit IL-4 DC nicht in der Lage, in Gegenwart von reifen Milz-DZ zu proliferieren. Dieser anergische Zustand wurde nach Zugabe von IL-2 aufgehoben. Zudem k{\"o}nnen diese TLymphozyten nach ihrer Inkubation mit IL-4 DC die Aktivierung na{\"i}ver TLymphozyten hemmen. Na{\"i}ve und aktivierte T-Lymphozyten k{\"o}nnen dies nicht. Diese Beobachtung, die auf eine Induktion von Treg schließen l{\"a}sst, wurde genauer untersucht. In der Tat zeigten durchflusszytometrische Analysen eine 1,6-fach verst{\"a}rkte Expansion von CD4posCD25posFoxp3pos T-Lymphozyten aus nat{\"u}rlich vorkommenden Treg in Gegenwart von IL-4 DC. Dabei erfolgte die Expansion von CD4posCD25posFoxp3pos T-Lymphozyten unabh{\"a}ngig vom Reifegrad der DZ. So waren auch reife Milz-DZ dazu in der Lage, die Zahl der nat{\"u}rlich vorkommenden Treg zu erh{\"o}hen. Doch wiesen diese mit Milz-DZ inkubierten Treg einen verminderten inhibitorischen Effekt auf. Im Gegensatz dazu waren die mit IL-4 DC inkubierten Treg in der Lage die Aktivierung naiver T-Lymphozyten zu hemmen. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass sich das regulatorische Potential von DZ nicht ausschließlich vom Ph{\"a}notyp bzw. ihrem Reifegrad ableiten l{\"a}sst, sondern dass hierzu auch ihre funktionellen Eigenschaften zu untersuchen sind. Die Induktion von Treg mit suppressiven Eigenschaften durch in vitro generierte tolerogene IL-4 DC k{\"o}nnte ein wichtiger Mechanismus zur Aufrechterhaltung der peripheren Toleranz darstellen. Vor einer klinischen Umsetzung sind aber noch weitergehende Untersuchungen notwendig, um das Zusammenspiel zwischen tolerogenen DZ und Treg zu verstehen, aber auch um die Auswirkungen eines Transfers großer Mengen regulatorischer Zellen auf das Immunsystem des Empf{\"a}ngers zu untersuchen.},
  subject      = {Dendritische Zelle},
  language  = {en}
}
@phdthesis{BarcenaUribarri2010,
  author    = {Barcena Uribarri, Ivan},
  title     = {Porins in the genus Borrelia : Characterization of P66 and P13},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-55339},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Die Gattung Borrelia geh{\"o}rt zur Familie der Spirochaetes, welche sich den Gram-negativen Bakterien zuordnen lassen. F{\"u}r diese Familie charakteristisch ist eine l{\"a}ngliche, helikale Form, die L{\"a}ngen von 5 - 250 µm erreichen kann. Den Spirochaeten geh{\"o}ren diverse Pathogene an wie Treponema und Leptospira, die Erreger der Syphillis und der Leptospirose. Borrelien verursachen beim Menschen zwei schwere Krankheiten: Die Lyme-Borreliose (LB) und das R{\"u}ckfallfieber (RF). Als Pathogen besitzen Borrelien einen Lebenszyclus, in dem sie zwischen Gliederf{\"u}ßern als Vektoren und S{\"a}ugetieren (oft kleinen Nagetieren) als Wirt wechseln. Um das {\"U}berleben in derart unterschiedlichen Organismen zu sichern und die Immunantwort des Wirtes zu unterdr{\"u}cken, ben{\"o}tigt ein Organismus mit einem solch komplexen Lebenszyklus eine außergew{\"o}hnliche Regulierung der Proteinexpression. Die Lyme-Borelliose stellt eine multisystemische Krankheit dar, die verschiedene Organe, wie Haut, Gelenke und das Nervensystem betreffen kann. H{\"a}ufig kommt es zu einer sich kreisf{\"o}rmig ausbreitenden R{\"o}tung, die erythema migrans genannt wird, die zur klinischen Diagnose genutzt wird. Sie erscheint nach einem Zeckenbiss und kann einen Durchmesser von bis zu 15 cm weit erreichen. R{\"u}ckfallfieber erkennt man an pl{\"o}tzlich auftretenden Fiebersch{\"u}ben, die von weiteren Symptomen wie Sch{\"u}ttelfrost, Kopfschmerzen, Muskel und Gelenkschmerzen oder {\"U}belkeit begleitet werden. Beide Krankheiten k{\"o}nnen in fr{\"u}hen Stadien der Infektion leicht mit der Gabe von Antibiotika behandelt werden. Die verschiedenen Arten der Gattung Borrelia besitzen ein relativ kleines Genom. Da außerdem viele der vorhandenen Gene f{\"u}r Virulenzfaktoren und wirtsspezifische Anpassungen codieren, fehlen den Borrelien wichtige Genen f{\"u}r die Biosynthese von Aminos{\"a}uren, Fetts{\"a}uren oder Nukleotiden. Diese metabolischen Defizite werden durch die Aufnahme von durch den Wirt produzierten N{\"a}hrstoffen ausgeglichen. Den ersten Schritt der N{\"a}hrstoffaufnahme {\"u}bernehmen Porine. Dies sind wassergef{\"u}llte Kan{\"a}le, die die Aufnahme und den Transport von essentiellen Molek{\"u}len {\"u}ber die {\"a}ußere Membran erm{\"o}glichen. P66, P13 und Oms28 wurden bei Borrelia burgdorferi, Oms38 bei R{\"u}ckfallfieber verursachenden Spirochaeten gefunden. P66 ist ein einzelnes Porin mit einer extrem hohen Leitf{\"a}higkeit von 11 nS. P13 ist ein kleines Protein (13kDa) mit einer α helikalen Sekund{\"a}rstruktur, die keinerlei {\"A}hnlichkeit zu den bisherigen Modellen von bekannten Porinen aufweist. Aufgrund seiner Assoziation mit der periplasmatischen Seite der Membran wurde die Funktion als Porin f{\"u}r Oms28 in letzter Zeit stark angezweifelt. Oms38 ist ein Dicarboxylat-spezifisches Porin mit Homologen bei Lyme-Borreliose verursachenden Arten. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war das vorhandene Wissen {\"u}ber P66 und P13 als Porine der Gattung Borrelia zu erweitern. Die beiden Proteine unterscheiden sich strukturell stark von den bisher bekannten Porine Gram-negativer Bakterien und sind daher geeignete Forschungsobjekte, um die speziellen Anforderungen an Borrelienporinen zu erforschen. Das Ziel dieser Arbeit war die Erforschung der beiden in Borrelien beschriebenen Proteine P66 und P13. Gerade weil sich beide in Aufbau und Gr{\"o}ße von bekannten Porinen Gram-negativer Bakterien unterscheiden und somit in spezifische Prozesse bei der Gattung Borrelia involviert sein k{\"o}nnten, ist die Forschung auf diesem Gebiet auch weiterhin von h{\"o}chstem Interesse. Im ersten Projekt dieser Arbeit wurden das Vorkommen und die porenformende Aktivit{\"a}t von P66 in verschiedenen Borrelia-Arten (Lyme-Borreliose und R{\"u}ckfallfieber) untersucht. Bei P66 handelt es sich um das am besten untersuchte Porin der Borrelien, das eine Doppelfunktion als Porin und als Adhesin besitzt. Da sich alle bisherigen Ergebnisse auf B. burgdorferi beziehen, ist wenig bis gar nichts {\"u}ber homologe Proteine in anderen Borrelien-Arten bekannt. Deswegen wurden jeweils drei Arten, die Lyme-Borreliose und R{\"u}ckfallfieber verursachen, ausgew{\"a}hlt und an deren P66-Homologe die porenformende Aktivit{\"a}t {\"u}berpr{\"u}ft. F{\"u}nf von sechs zeigten dabei eine {\"a}hnliche Einzelkanalleitf{\"a}higkeit wie P66, die im Bereich von 9 - 11 nS lagen, bei gleichzeitig kaum vorhandener Selektivit{\"a}t f{\"u}r eine bestimmte Ionensorte. Auch eine Spannungsabh{\"a}ngigkeit, die bei 30 - 70 mV begann, war messbar. Nur im Fall von B. hermsii konnten keine Poren gefunden werden. Dabei ist noch nicht gekl{\"a}rt, ob das Fehlen der porenbildenden Aktivit{\"a}t einem evolution{\"a}ren Verlust der Funktion als Pore oder einer h{\"o}heren Anf{\"a}lligkeit gegen{\"u}ber den verwendeten Detergenzien geschuldet ist. In einem weiteren Projekt wurde der kontrovers diskutierte Porendurchmesser von P66 aus B.burgdorferi mit empirischen Mitteln analysiert. In fr{\"u}heren theoretischen Studien wurde der Kanaldurchmesser auf 2,6 nm gesch{\"a}tzt. Dieser sehr große Durchmesser w{\"u}rde allerdings die Schutzfunktion der Außenmembran verhindern. Mit Hilfe von ungeladenen Substanzen gelang eine Bestimmung des Innendurchmessers von P66 auf 1,8 nm am Eingang und 0,8 nm an der Engstelle der Pore. Zus{\"a}tzlich f{\"u}hrte eine unerwartete Blockierung der Pore durch einige dieser Substanzen zu der Erkenntnis, dass P66 einen oligomeren (wahrscheinlich oktameren) Aufbau besitzt. Ein solcher Aufbau konnte bisher noch nie nachgewiesen werden und k{\"o}nnte von daher ein einzigartiges Merkmal von Borrelien oder Spirochaeten sein. Das dritte Projekt besch{\"a}ftigte sich mit der rekombinanten Produktion eines Proteins von B. burgdorferi mit immunogenen Eigenschaften. Dieses k{\"o}nnte dazu verwendet werden, neue Diagnose Tests und Therapien zu entwickeln. P13 kommt in verschiedenen LB- und RF-Arten vor und besitzt kein bekanntes bakterielles Homolog. Diese Fakten machen aus P13 einen geeigneten Kandidaten als therapeutisches Ziel. Aus diesem Grund wurde das P13-Gen in zwei unterschiedliche Organismen kloniert. Zum einen in E. coli, wo zwei verschiedene Konstrukte zur Kl{\"a}rung der Rolle des periplasmatisch verdauten C-Terminus dienen sollten. Zum anderen in Tabakpflanzen {\"u}ber Agrobacterium tumefaciens, mittels eines Virus. Dabei vermehrt sich der Vektor in den Zellen der Pflanze, breitet sich aus und produziert gleichzeitig das gew{\"u}nschte Protein. Mit Hilfe dieser zweiten Expressionsmethode sollte es m{\"o}glich sein, große Mengen des rekombinanten Proteins zu erzeugen und gleichzeitig die Kosten und den Zeitbedarf zu senken. Das letzte Projekt besch{\"a}ftigte sich mit dem Außenmembran-Komplexom von B. burgdorferi und konzentrierte sich dabei auf die Komplexe von P13 und P66. Blue Native PAGE und 2D-SDS PAGE wurden als Techniken ausgew{\"a}hlt. Es konnte gezeigt werden, dass P66 das einzige Protein ist, das am vermutlich oktameren Aufbau der 11 nS Pore beteiligt ist. Zus{\"a}tzlich gelang es, den Komplex in zwei H{\"a}lften zu spalten, die ungef{\"a}hr das halbe Molekulargewicht bei einer Leif{\"a}higkeit von 5,5 nS zeigten. Im Fall des P13-Komplexes konnte eine m{\"o}gliche Verkn{\"u}pfung mit OspC entdeckt werden. Die Gelelution des Komplexes und anschließende Tests mit Hilfe der Black-Lipid-Bilayer-Methode ergaben eine Aktivit{\"a}t von 0,6 nS. Dies steht im starken Gegensatz zu der vorher f{\"u}r P13beschriebenen Gr{\"o}ße von 3,5 nS. Zusammenfassend l{\"a}sst sich sagen, dass P66 ein in vielen Borrelienarten vorkommendes und damit weit verbreitetes Porin mit Homologen in LB- und RF-Spezies ist, die {\"a}hnliche Charakteristika besitzen. Der Durchmesser dieser Pore konnte unter Ber{\"u}cksichtigung der Eigenschaften eines molekularen Siebes genauer bestimmt werden. Im Fall von P13 k{\"o}nnte dessen rekombinante Produktion es erlauben, dieses Protein als Hilfsmittel zur Diagnose und zur medizinischen Therapie einzusetzen. Zus{\"a}tzlich k{\"o}nnte der gefundene Bezug zu OspC dazu beitragen, in Zukunft mehr {\"u}ber die Funktion dieses interessanten Proteins herauszufinden.},
  subject      = {Porins},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Li2010,
  author    = {Li, Jian-Qiang},
  title     = {Modulating the expression of enzymes of isoprenoid synthesis: effects on Vgamma9Vdelta2 T cell activation and tumor cell growth},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-46388},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {This study focuses on phosphoantigen specific Vg9Vd2 T cells which only exist in human and non-human primates. This population accounts for 1\%-5\% of peripheral blood T-lymphocytes but their frequency can rise to 50\% of total blood T cells upon infection. Vg9Vd2 T cells can be activated by nonpeptide compounds with critical phosphate moieties which are termed as phosphoantigens. These include isopentenyl pyrophosphate (IPP), a key compound of isoprenoid synthesis in all organisms, and (E)-4-Hydroxy-3-methyl-but-2-enyl pyrophosphate (HMBPP), a direct precursor of IPP in DOXP pathway which only exist in eubacteria, plants, apicomplexaen parasites. Its activity as phosphoantigen is at least 1000 fold higher than that of IPP. However, direct structural evidence of phosphoantigen binding to the TCR is missing so far. Moreover, Vg9Vd2 T cells have potent anti-tumor activity e.g. against the B-cell lymphoma Daudi, whose Vg9Vd2 T cell activating properties have been suggested to result from sensing of abnormal intracellular IPP levels by the Vg9Vd2 TCR or Vg9Vd2 TCR binding to other postulated ligands such as an ectopically expressed F1-ATPase or UL-16 binding protein 4 (ULBP4). Aminobisphosphonates and alkymines were hypothesized to activate Vg9Vd2 T cells indirectly by inhibiting the IPP consuming enzyme farnysyl pyrophosphates synthesis (FPPS) although off target effects of these drugs or a direct interaction with the Vg9Vd2 TCR could not be excluded. This thesis presents new approaches for the mechanistic analysis of Vg9Vd2 T cell activation. By employing retroviral transduction of FPPS specific shRNA, it shows that specific shRNA reduces expression of FPPS and is sufficient to convert hematopoietic and non-hematopoietic tumor cell lines into Vg9Vd2 T cell activators. FPPS knockdown cells activated Vg9Vd2 T cells as measured by increased levels of CD69 and CD107a, kill of FPPS knockdown cells and induction of IFN-\&\#947; secretion. The IPP-synthesis-inhibiting drug mevastatin reduced Vg9Vd2 T cell activation by FPPS knockdown cells or aminobisphosphonate treated cells but not activation by the phosphoantigen bromohydrin pyrophosphate (BrHPP). A reduced growth of the FPPS knockdown cells has not been observed which is different to what has been reported for aminobisphosphonate treated cells. Finally, the human B-cell lymphoma RAJI has been transduced with Tetracyclin-inducible FPPS specific shRNA and proven to gain and loose the capacity to activate Vg9Vd2 TCR transductants upon doxycylin provision or removal. Another approach for the analysis of Vg9Vd2 T cell activation is Vg9Vd2 TCR transduced mouse cell lines with specificity for phosphoantigens. In contrast to the previously used Vg9Vd2 TCR transduced Jurkat cells, these cells do not present phosphoantigens, and are therefore specially suited for analysis of phosphoantigen presentation. The response of the new TCR transductants to presumed Vg9Vd2 TCR ligands/activators such as phosphoantigens, aminobisphosphonates or FPPS knockdown cells, depended strongly on the expression of a rat/mouse CD28 molecule by the transductants and its ligation by the (CD80) counter receptor on the ligand-presenting cell. The response is likely to reflect recognition of cognate Vg9Vd2 TCR antigens since mutations in the TCR-\&\#948; chain CDR2 and 3 abolished this response but activation by TCR or CD3 specific antibodies. A major difference between TCR transductants and primary gd T cells, was the lacking response of TCR transductants to Daudi or IPP. In addition their sensitivity to other soluble phosphoantigens was about 100 fold weaker than that of primary cells, stimulation of both cell type to CD80 expressing FPPS knock down or aminobisphosphonates was similar. Finally, the transductants have also been used to analyze effects of over-expression or knockdown of enzymes of isoprenoid synthesis such as 3-hydroxy-3-methyl-glutaryl-CoA reductase (HMG-CoA reductase or HMGR), mevalonate-5-pyrophosphate decarboxylase (MVD), isopentenyl pyrophosphate isomerase (IDI), geranyl-geranyl pyrophosphate synthase (GGPPS) but no clear effects have been found. In conclusion, this thesis supports the concept of Vg9Vd2 T cells being sensors of a dysregulated isoprenoid metabolism and established new tools to study ligand recognition and TCR mediated activation of this T cell population. These tools will be most useful to address following questions: 1) How does the dysregulation of isoprenoid metabolism affect tumor growth? 2) What is the correlation between the modulation of IPP levels and the Vg9Vd2 TCR binding or expression of other postulated ligands? 3) Are there any mevalonate pathway enzymes other than FPPS and HMGR, which play an important role in Vg9Vd2 T cells activation? 4) What is/are the putative phosphoantigen-presenting molecule(s)?},
  subject      = {Primaten},
  language  = {en}
}