TY  - THES
A1  - Trinks, Nora Isabel
T1  - Super-resolution fluorescence microscopic visualization and analysis of interactions between human immune cells and \(Aspergillus\) \(fumigatus\)
T1  - Hochaufgelöste, fluoreszenzmikroskopische Visualisierung und Analyse der Interaktionen zwischen humanen Immunzellen und \(Aspergillus\) \(fumigatus\)
N2  - The mold Aspergillus fumigatus (A. fumigatus) is known as human pathogen and can cause life-threatening infections in humans with a weakened immune system. This is a known complication in patients receiving glucocorticoids, e.g. after hematopoietic stem cell transplantation or solid organ transplantation. Although research in the field of immune cell/fungus interaction has discovered key strategies how immune cells fight against infectious fungi, our knowledge is still incomplete. In order to develop effective treatment options against fungal infections, a detailed understanding of their interactions is crucial. Thus, visualization of immune cell and fungus is an excellent approach to gain further knowledge. For a detailed view of such interaction processes, a high optical resolution on nanometer scale is required. There is a variety of super resolution microscopy techniques, enabling fluorescence imaging beyond the diffraction limit. This work combines the use of three complementary super resolution microscopy techniques, in order to study immune cell/fungus interaction from different points of view.
Aim of this work is the introduction of the recently invented imaging technique named expansion microscopy (ExM) for the study of immune cell/fungus interactions. The core aspect of this method is the physical magnification of the specimen, which increases the distance between protein structures that are close to each other and which can therefore be imaged separately.
The simultaneous magnification of primary human natural killer (NK) cells and A. fumigatus hyphae was established in this work using ExM. Reorganization of cytoskeletal components of interacting NK cells was demonstrated here, by expansion of the immunological synapse (IS), formed between NK cells and A. fumigatus. In addition, reorganization of the microtubule-organizing center (MTOC) towards fungal hyphae and an accumulation of actin at the IS has been observed. Furthermore, ExM has been used to visualize lytic granules of NK cells after degranulation. After magnification of the specimen, lysosome associated protein 1 (LAMP1) was shown to surround perforin. In absence of the plasma membrane-exposed degranulation marker LAMP1, a “ring-shaped” structure was often observed for fluorescently labeled perforin. Volume calculation of lytic granules demonstrated the benefit of ExM. Compared to pre-expansion images, analyses of post-expansion images showed two volume distributions for degranulated and non-degranulated NK cells. In addition, this work emphasizes the importance of determining the expansion factor for a structure in each species, as variations of expansion factors have been observed. This factor, as well as possible sample distortions should be considered, when ExM is used in order to analyze the interaction between two species.
A second focus of this work is the visualization of a chimeric antigen receptor (CAR), targeting an epitope on the cell wall of A. fumigatus. Structured illumination microscopy (SIM) revealed that the CAR is part of the immunological synapse of primary human CAR T cells and CAR-NK-92 cells. At the interaction site, an accumulation of the CAR was observed, as well as the presence of perforin. CAR accumulation at fungal hyphae was further demonstrated by automated live cell imaging of interacting CAR-NK-92 cells, expressing a fluorescent fusion protein.
Additionally, the use of direct stochastic optical reconstruction microscopy (dSTORM) gave first insights in CAR expression levels on the basal membrane of CAR-NK-92 cells, with single molecule sensitivity. CAR cluster analyses displayed a heterogeneous CAR density on the basal membrane of transfected NK 92 cells.
In summary, this work provides insights into the application of ExM for studying the interaction of primary human NK cells and A. fumigatus for the first time. Furthermore, this thesis presents first insights regarding the characterization of an A. fumigatus-targeting CAR, by applying super-resolution fluorescence microscopy, like SIM and dSTORM.
N2  - Der Schimmelpilz Aspergillus fumigatus (A. fumigatus) ist bekannt als Humanpathogen und kann lebensbedrohliche Infektionen bei Menschen mit einem geschwächten Immunsystem verursachen. Dies ist eine bekannte Komplikation bei Patienten die Glucocorticoide erhalten, z.B. nach einer hämatopoetischen Stammzelltransplantation oder soliden Organtransplantation. Obwohl die Forschung im Bereich der Immunzelle/Pilz Interaktion Schlüsselstrategien entdeckt hat, wie Immunzellen infektiöse Pilze bekämpfen, ist unser Wissen immer noch unvollständig. Um effektive Therapieoptionen gegen Pilzinfektionen zu entwickeln, ist ein detailliertes Verständnis ihrer Interaktionen äußerst wichtig. Die Visualisierung von Immunzelle und Pilz ist daher ein exzellenter Ansatz um weitere Erkenntnisse zu gewinnen. Für einen detaillierten Einblick in solche Interaktionsprozesse ist eine hohe optische Auflösung im Nanometerbereich erforderlich. Hierzu gibt es eine Vielzahl an hochauflösenden Mikroskopietechniken, die es ermöglichen, Fluoreszenzbildgebung jenseits der Beugungsbegrenzung zu erzielen. Diese Arbeit kombiniert die Nutzung von drei sich ergänzenden hochauflösenden Mikroskopietechniken, um die Interaktion von Immunzelle/Pilz aus verschiedenen Blickwinkeln zu studieren.
Ziel dieser Arbeit ist das Einführen der kürzlich entwickelten Bildgebungsmethode, namens Expansions-Mikroskopie (engl. expansion microscopy, kurz: ExM), um Immunzelle/Pilz Interaktionen zu studieren. Kernaspekt dieser Methode ist die physische Vergrößerung der Probe, wodurch der Abstand zwischen nahe beieinanderliegenden Proteinstrukturen vergrößert wird und diese daher separiert aufgenommen werden können.
Die simultane Vergrößerung von primären humanen Natürlichen Killerzellen (engl. Natural Killer, kurz: NK) und A. fumigatus Hyphen wurde in dieser Arbeit mittels ExM etabliert. Durch Expansion der Immunologischen Synapse (engl. immunological synapse, kurz: IS), ausgebildet zwischen NK Zellen und A. fumigatus, konnte hier die Reorganisation von Bestandteilen des Zytoskeletts interagierender NK Zellen gezeigt werden. Darüber hinaus konnte eine Reorganisation des Mikrotubuli-organisierenden Zentrums (engl. microtubule-organizing center, kurz: MTOC) in Richtung Pilzhyphen, sowie eine Anreicherung von Aktin an der IS beobachtet werden. Außerdem konnte ExM genutzt werden, um lytische Granula von NK Zellen nach Degranulation zu visualisieren. Für das Lysosom-assoziierte Membranprotein 1 (engl. lysosome-associated protein 1, kurz: LAMP1) konnte nach Vergrößerung der Probe gezeigt werden, dass es Perforin umgibt. Unter Abwesenheit des Plasmamembran-exponierten Degranulations-Markers LAMP1 wurde oft eine „ringförmige“ Struktur für fluoreszenzmarkiertes Perforin beobachtet. Die Volumen Berechnung von lytischen Granula demonstrierte den Nutzen der ExM. Im Vergleich zu Analysen von Bildern vor Expansion, zeigten Analysen von Bildern nach Expansion zwei Verteilungen für die Volumengröße degranulierter und nicht-degranulierter NK Zellen. Zusätzlich unterstreicht diese Arbeit die Wichtigkeit, den Expansionsfaktor für eine Struktur aus jeder Spezies zu bestimmen, da Variationen für Expansionsfaktoren beobachtet wurden. Dieser Faktor sollte ebenso wie mögliche Proben-Deformationen in Betracht gezogen werden, wenn ExM genutzt wird, um die Interaktion zwischen zwei Spezies zu analysieren.
Ein zweiter Fokus dieser Arbeit ist die Visualisierung eines chimärischen Antigenrezeptors (engl. chimeric antigen receptor, kurz: CAR), der ein Epitop auf der Zellwand von A. fumigatus erkennt. Strukturierte Beleuchtungs-Mikroskopie (engl. structured illumination microscopy, kurz: SIM) zeigte, dass der CAR Teil der Immunologischen Synapse von primären CAR-T Zellen und CAR-NK-92 Zellen ist. Eine Anreicherung des CARs, an der Interaktionsseite wurde beobachtet, so wie das Vorhandensein von Perforin. Die Anreicherung vom CAR an der Pilz-Hyphe wurde ferner durch automatisierte Lebend-Zell-Bildgebung interagierender CAR-NK-92 Zellen demonstriert, die ein fluoreszierendes Fusionsprotein exprimieren.
Zusätzlich lieferte das Nutzen von direkter stochastischer optischer Rekonstruktions-Mikroskopie (engl. direct stochastic optical reconstruction microscopy, kurz: dSTORM) erste Einblicke in CAR Expressionslevel auf der basalen Membran von CAR-NK-92 Zellen, mit Einzelmolekül Empfindlichkeit. CAR Cluster Analysen zeigten eine heterogene CAR Dichte auf der basalen Membran transfizierter NK-92 Zellen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Arbeit erstmals Einblicke in die Anwendung von ExM für die Untersuchung der Interaktion von primären humanen NK Zellen und A. fumigatus liefert. Zudem präsentiert die Thesis erste Einblicke hinsichtlich der Charakterisierung eines A. fumigatus-erkennenden CARs, unter Anwendung von hochauflösender Fluoreszenzmikroskopie, wie SIM oder dSTORM.
KW  - Mikroskopie
KW  - Konfokale Mikroskopie
KW  - Fluoreszenzmikroskopie
KW  - Aspergillus fumigatus
KW  - Natürliche Killerzelle
KW  - Expansion Microscopy
KW  - Structured Illumination Microscopy
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-266407
ER  - 
TY  - THES
A1  - Stühler, Claudia
T1  - Strategies to prevent graft-versus-host disease and augment anti-fungal immunity in allogeneic hematopoietic stem cell transplant recipients
T1  - Strategien zur Prävention von Graft-versus-Host-Disease und zur Verbesserung der anti-fungalen Immunität nach allogener hämatopoietischer Stammzell-Transplantation
N2  - Allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) is often the only effective treatment for patients with hematological malignancies, but its curative potential is often limited by the development of acute or chronic graft-versus-host disease (GvHD). Although extensive immunosuppressive therapy is highly efficient in the prevention or treatment of GvHD, it greatly increases the risk for life-threatening opportunistic fungal or viral infections and the recurrence of malignant disease. The possibility to selectively deplete alloreactive T cells from donor grafts prior or after transplantation would greatly diminish the need for immunosuppressive therapy in the transplant recipient and thereby greatly improve its clinical outcome. The molecular chaperone heat shock protein of 90 kDa (Hsp90) has been previously shown to stabilize many signal transduction proteins involved in T lymphocyte activation and proliferation and is furthermore able to exert anti-apoptotic effects in different cell types. The aim of this study was therefore to investigate the possibility to selectively target activated, proliferating T cells in lymphocyte populations by inhibition of Hsp90, without compromising viability and function of non-reactive T cell populations including pathogen-specific T lymphocytes. It could be shown in this work, that activated T cells are indeed more prone to apoptotic cell death in the presence of Hsp90 inhibitors than resting cells and that treatment of mixed lymphocyte cultures with such inhibitors eliminates the proliferation of alloreactive cells. In contrast, T cells remaining in a resting state during inhibitor treatment remain viable and also display functional virus-specific responses after inhibitor removal. These data suggest, that Hsp90 could represent a novel target for selective depletion of alloreactive T cells and that application of Hsp90 inhibitors could be a potential approach to prevent or treat GvHD without impairing pathogen-specific T cell immunity. In the second part of this work, the immune responses to strictly defined antigens of the opportunistic pathogenic fungus Aspergillus fumigatus were characterized. Opportunistic fungal infections are highly prevalent in immunocompromized and immunosuppressed individuals, especially in HSCT recipients suffering from GvDH. Although antifungal treatment is permanently improved, invasive fungal infections are still often fatal. In healthy individuals clinical disease is rare, because innate and adaptive immunity act in conjunction to protect the host. Therefore one possible strategy to prevent and treat life-threatening fungal infections in immunocompromized patients is to improve host resistance by augmenting the antifungal functions of the immune system, for example by vaccination or adoptive transfer of antigen-specific T cells. Based on previous findings, the objective of this dissertation was to identify and characterize distinct immunogenic A. fumigatus antigens that could be used for clinical application like vaccination or ex vivo generation of antigen-specific T cells and to characterize the interaction of this antigen-specific lymphocytes with cells of the innate immune system. First, memory T cell responses to different recombinant A. fumigatus proteins in healthy individuals were evaluated. The majority of tested donors displayed stable CD4+ TH1 responses to the Crf1 protein, whereas responses to the other antigens tested could only be detected in a limited number of donors, qualifying Crf1 as potential candidate antigen for clinical use. It was also possible to identify an immunodominant MHC class II DRB1*04-restricted epitope of Crf1 and to generate T cell clones specific for this epitope. This Crf1-specific T cell clones could be specifically activated by dendritic cells fed with synthetic peptide, recombinant protein or germinating A. fumigatus conidia or outgrown hyphae. Interestingly, these A. fumigatus-specific T cell clones also responded to stimulation with Candida albicans, which likewise causes opportunistic infections in immunocompromized patients and encodes for a glucosyltransferase similar to A. fumigatus Crf1. It was also possible to show that supernatant harvested from activated Crf1-specific T cell cultures was able to significantly increase fungal killing by monocytes. These data indicate that the specified FHT epitope of the A. fumigatus protein Crf1 could be potentially used as antigen for vaccination protocols or for the generation of Aspergillus-specific effector T cells for adoptive transfer.
N2  - Allogene, hämatopoietische Stammzelltransplantation ist häufig die einzige, effektive Behandlungsmethode für Patienten mit hämatologischen Erkrankungen, aber deren Erfolg ist häufig durch das Auftreten einer „Graft-versus-Host“-Erkrankung (GvHD) gefährdet. Obwohl durch eine weitreichende, immunsuppressive Therapie eine GvHD erfolgreich verhindert oder behandelt werden kann, erhöht diese jedoch beträchtlich das Risiko für das Auftreten lebensbedrohender opportunistischer Virus- und Pilz- Infektionen und das Wiederauftreten der malignen Erkrankung. Die Möglichkeit der selektiven Depletion alloreaktiver T-Zellen eines Transplantates bevor oder nach der Transplantation würde die Notwendigkeit immunsuppressiver Therapien des Empfängers deutlich reduzieren und dadurch den Behandlungserfolg enorm verbessern. Für das molekulare Chaperon-Protein „Hitzeschock-Protein von 90 kDa“ (Hsp90) konnte bereits zuvor gezeigt werden, dass es viele Signal-Transduktions-Proteine, die an der Aktivierung von T-Lymphozyten beteiligt sind stabilisiert und außerdem in verschiedenen Zelltypen einen anti-apoptotischen Effekt auszuüben scheint. Deshalb war es das Ziel dieser Untersuchung festzustellen, ob es möglich ist, durch Inhibition von Hsp90 spezifisch nur die aktivierten, proliferierenden T-Zellen in einer Lymphozyten-Population zu erreichen, ohne dabei die Viabilität und Funktionalität der nicht-reaktiven T-Zell-Population, einschließlich Pathogen-spezifischen TLymphozyten, zu beeinträchtigen. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass unter dem Einfluss von Hsp90-Inhibitoren in aktivierten T-Zellen tatsächlich eher Apoptose induziert wird, als in ruhenden Zellen und dass die Behandlung von gemischten Lymphozyten-Kulturen mit diesen Inhibitoren die Proliferation von alloreaktiven Zellen verhindert. Im Gegensatz dazu bleiben TZellen, die zum Zeitpunkt der Inhibitor-Behandlung in einem ruhenden Zustand waren überlebensfähig und zeigen zudem nach Entfernung des Inhibitors immer noch Virusspezifische Immunantworten. Wie diese Daten zeigen, könnte Hsp90 ein neues Angriffsziel für die selektive Depletion von alloreaktiven T-Zellen sein und Hsp90- Inhibitoren deshalb möglicherweise für die Vorbeugung oder Behandlung von GvHD eingesetzt werden, ohne dabei die pathogen-spezifische Immunität zu beeinträchtigen. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden die Immunantworten auf definierte Antigene das opportunistisch pathogenen Pilzes Aspergillus fumigatus charakterisiert. Opportunistische Pilzinfektionen sind eine häufige Begleiterscheinung bei Personen mit beeinträchtigtem Immunsystem und immunsupprimierten Patienten, vor allem bei Patienten die sich einer allogenen Stammzell-Transplantation unterziehen müssen und unter einer GvHD leiden. Trotz ständiger Verbesserung der Behandlungsmöglichkeiten, verlaufen invasive Pilzinfektionen häufig immer noch tödlich. Gesunde Menschen erkranken nur äußerst selten symptomatisch, da sowohl die angeborene als auch die erworbene Immunabwehr dazu beitragen, eine akute Infektion effektiv zu verhindern. Eine Möglichkeit, lebensbedrohliche Pilzinfektionen bei immunsupprimierten Patienten zu verhindern könnte deshalb die Stärkung der Immunabwehr durch Verbesserung der Funktionen des Immunsystems sein, beispielsweise durch Vakzinierung oder den adoptiven Transfer antigenspezifischer TZellen. Ziel dieser Arbeit war, aufbauend auf früheren Forschungsergebnissen, die Identifikation und Charakterisierung definierter immunogener A. fumigatus Antigene, die für die klinische Anwendung als Impfstoff oder für die ex vivo Generierung antigenspezifischer T-Zellen Verwendung finden könnten. Außerdem sollte die Interaktion dieser antigenspezifischen T-Lymphozyten mit den Zellen des angeborenen Immunsystems untersucht werden. Zunächst wurden hierfür die T-Zell-Antworten gesunder Spender auf verschiedene rekombinante A. fumigatus-Proteine untersucht. Die große Mehrheit der getesteten Spender reagierte auf das Protein Crf1 mit einer stabilen TH1 Antwort, während die übrigen getesteten Proteine nur in vereinzelten Spendern eine signifikante T-Zell- Antwort auslösten. Die offensichtlich weite Verbreitung von Crf1-spezifischen Gedächtnis-Zellen in der Bevölkerung lässt dieses Antigen als gut geeignet für potenzielle klinische Anwendungen erscheinen. Des weiteren wurde ein immundominantes Epitop von Crf1 identifiziert, das durch das relativ weit verbreite MHC Klasse II DRB1*04-Allel präsentiert wird. T-Zell-Klone, die spezifisch dieses Antigen erkennen, konnten mit dendritischen Zellen, die zuvor mit synthetischem Peptid, rekombinantem Protein oder ausgekeimten A. fumigatus Conidien oder Hyphen inkubiert worden waren aktiviert werden. Interessanterweise reagierten diese A. fumigatus-spezifischen T-Zell-Klone auch auf Stimulation mit Candida albicans, das ebenfalls opportunistische Infektionen in immunsupprimierten Patienten auslöst und für eine ähnliche Glucosyl-Transferase wie Crf1 in A. fumigatus codiert. Die Kultur-Überstände von aktivierten Crf1-spezifischen TZell- Klonen waren außerdem in der Lage, das Abtöten des Pilzes durch Monozyten deutlich zu verbessern. Diese Daten deuten darauf hin, dass das hier beschriebene FHT-Epitop des A. fumigatus Proteins Crf1 potenziell als Antigen für die Vakzinierung oder die Generierung von Aspergillus-spezifischen Effektor-T-Zellen für den adoptiven Transfer geeignet sein könnte.
KW  - Transplantat-Wirt-Reaktion
KW  - Immuntherapie
KW  - Aspergillus fumigatus
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-51957
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kalleda, Nataraja Swamy
T1  - Spatiotemporal analysis of immune cell recruitment and Neutrophil defence functions in \(Aspergillus\) \(fumigatus\) lung infections
T1  - Zeitliche und örtliche Analyse der Immunzellrekrutierung und der durch Neutrophile Granulozyten vermittelten Abwehr
gegen \(Aspergillus\) \(fumigatus\) Infektionen der Lunge
N2  - Humans are continuously exposed to airborne spores of the saprophytic fungus Aspergillus fumigatus. In healthy individuals, local pulmonary host defence mechanisms can efficiently eliminate the fungus without any overt symptoms. In contrast, A. fumigatus causes devastating infections in immunocompromised patients. However, local host immune responses against A. fumigatus lung infections in immunocompromised conditions have remained largely elusive.
Given the dynamic changes in immune cell subsets within tissues upon immunosuppressive therapy, we dissected the spatiotemporal pulmonary immune response after A. fumigatus infection to reveal basic immunological events that fail to effectively control the invasive fungal disease. In different immunocompromised murine models, myeloid but not lymphoid cells were strongly recruited upon infection. Notably, neutrophils and macrophages were recruited to infected lungs in different immunosuppressed regimens. Other myeloid cells, particularly dendritic cells and monocytes were only recruited in the corticosteroid model after infection. Lymphoid cells, particularly CD4+ or CD8+ T-cells and NK cells were highly reduced upon immunosuppression and were not recruited after A. fumigatus infection. Importantly, adoptive CD11b+ myeloid cell transfer rescued immunosuppressed mice from lethal A. fumigatus infection. These findings illustrate that CD11b+ myeloid cells are critical for anti-A. fumigatus defence under immunocompromised conditions.
Despite improved antifungal agents, invasive A. fumigatus lung infections cause a high rate morbidity and mortality in neutropenic patients. Granulocyte transfusions have been tested as an alternative therapy for the management of high-risk neutropenic patients with invasive A. fumigatus infections. To increase the granulocyte yield for transfusion, donors are treated with corticosteroids. Yet, the efficacy of granulocyte transfusion and the functional defence mechanisms of granulocytes collected from corticosteroid treated donors remain largely elusive.

We aimed to assess the efficacy of granulocyte transfusion and functional defence mechanisms of corticosteroid treated granulocytes using mouse models.
In this thesis, we show that transfusion of granulocytes from corticosteroid treated mice did not protect cyclophosphamide immunosuppressed mice against lethal A. fumigatus infection in contrast to granulocytes from untreated mice. Upon infection, increased levels of inflammatory cytokines helped to recruit granulocytes to the lungs without any recruitment defects in corticosteroid treated and infected mice or in cyclophosphamide immunosuppressed and infected mice that have received the granulocytes from corticosteroid treated mice. However, corticosteroid treated human or mouse neutrophils failed to form neutrophil extracellular traps (NETs) in in vitro and in vivo conditions. Further, corticosteroid treated granulocytes exhibited impaired ROS production against A. fumigatus. Notably, corticosteroids impaired the β-glucan receptor Dectin-1 (CLEC7A) on mouse and human granulocytes to efficiently recognize and phagocytize A. fumigatus, which markedly impaired fungal killing. We conclude that corticosteroid treatment of granulocyte donors for increasing neutrophil yields or patients with ongoing corticosteroid treatment could result in deleterious effects on granulocyte antifungal functions, thereby limiting the benefit of granulocyte transfusion therapies against invasive fungal infections.
N2  - Der Mensch kommt über die Atemluft in regelmäßigem Kontakt mit Sporen des saprophyitschen Pilzes Aspergillus fumigatus. Glücklicherweise eliminieren die lokalen Abwehrmechanismen der Lunge den Pilz in gesunden Individuen sehr effektiv und ohne offenkundige Symptome. In immunkomprimierten Patienten hingegen verursacht A. fumigatus verheerende Infektionen. Allerdings ist die lokale Immunreaktion gegen A.fumigatus-vermittelte Infektionen der Lunge unter immunsuppressiven 
Bedingungen immer noch  nicht ausreichend definiert.

In Anbetracht der dynamischen Veränderungen an Immunzellunterpopulationen im Gewebe nach 
immunsuppressiver Therapie haben wir die zeitliche und örtliche pulmonale Immunreaktion nach A. 
fumigatus infektion untersucht, um die grundlegenden immunologischen Geschehnisse aufzudecken, die 
in dieser Situation zur unzureichenden Kontrolle des Pilzes führen. In anderen immunsupprimierten 
Mausmodellen fand eine starke Rekrutierung myeloider Zellen nach Infektion statt. In besonderem 
Maße wurden nach der Infektion Neutrophile und Makrophagen in die Lunge immunsupprimierter Mäuse 
rekrutiert. Andere myeloide Zellen, insbesondere dendritische Zellen und Monozyten, wurden nur im 
Corticosteroid-Modell nach Infektion rekrutiert. Lymphoide Zellen, insbesondere CD4+ oder CD8+ 
Zellen und NK Zellen, waren nach Immunsuppression stark reduziert und wurden nach Infektion mit A. 
fumigatus nicht rekrutiert. Adoptiver Zelltransfer von CD11b+ myeloiden Zellen stellte die Abwehr 
immunsupprimierter Mäuse gegen A. fumigatus wieder her, was die wesentliche Bedeutung dieser Zellen 
in der Immunabwehr unterstreicht. Diese Erkenntnisse verdeutlichen, dass CD11b+ myeloide Zellen unter immunkomprimierten Bedingungen entscheidend für die Abwehr gegen A-fumigatus sind. ...
KW  - Aspergillus fumigatus
KW  - Neutrophils
KW  - Spatiotemporal analysis
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-150931
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hartmann, Thomas
T1  - Nitrogen metabolism in Aspergillus fumigatus with emphasis on the oligopeptide transporter (OPT) gene family
T1  - Stickstoffmetabolismus in Aspergillus fumigatus mit Schwerpunkt auf der Oligopeptidtransporter (OPT) Genfamilie
N2  - The saprophytic filamentous fungus Aspergillus fumigatus has been gaining importance as an opportunistic human pathogen over the past decades. Advances in modern medicine have created a growing group of patients susceptible to infection with A. fumigatus, often contracting potentially deadly invasive aspergillosis. The virulence of this pathogen appears to be a multifactorial trait, a combination of physiological characteristics that enables the fungus to infect immunocompromised humans. This work concentrates on the nitrogen metabolism of A. fumigatus, which is essential for meeting the nutritional needs inside the human host. Using DNA microarrays, the transcriptional response during growth on three different secondary nitrogen sources was examined, which revealed the metabolic versatility of A. fumigatus, especially when challenged with proteins as the sole source of nitrogen. In-depth transcriptional profiling of the eight-member oligopeptide transporter (OPT) gene family underlined the importance of oligopeptide transport for growth on complex nitrogen sources like BSA or collagen. Heterologous expression of the opt genes in Saccharomyces cerevisiae showed their functionality as oligopeptide transporters, and characterized their substrate specificity. Using a Cre/loxP based genetic tool, a complete deletion of all opt genes in A. fumigatus was achieved. The resultant strain exhibited diminished growth on medium where the oligopeptide GPGG was the sole nitrogen source, but did not show any other in vitro phenotype. The opt deletion strain was not attenuated in virulence in a murine model of pulmonary aspergillosis, suggesting that the OPT gene family is not necessary for successful infection. The connection of oligopeptide transport and extracellular proteolytic activity was investigated by deleting the genes encoding Dpp4 and Dpp5, two dipeptidyl peptidases, or PrtT, the transcriptional regulator of major secreted proteases, in the complete opt deletion background. In contrast to the deletion of dpp4 and dpp5, which did not result in any additional phenotype, the absence of prtT led to a drastic growth defect on porcine lung agar. This suggests a synergistic action of extracellular proteolytic digest of proteins and transport of oligopeptide degradation products into the cell. Finally, this work established the bacterial β-Rec/six site-specific recombination system as a novel genetic tool for targeted gene deletion in A. fumigatus.
N2  - Bedingt durch die medizinischen Fortschritte der vergangenen Jahrzehnte, hat sich die Zahl der Infektionen mit dem saprophytischen Schimmelpilz Aspergillus fumigatus drastisch erhöht. Die Virulenz von A. fumigatus für immungeschwächte Personen scheint hierbei auf einer Kombination an physiologischen Merkmalen und Fähigkeiten des Pilzes zu beruhen, weniger auf spezifischen Virulenzfaktoren. Diese Arbeit widmet sich dem Stickstoffmetabolismus von A. fumigatus, welcher essentiell für die Ernährung des Pilzes innerhalb des menschlichen Wirtes ist. Mittels DNA Microarrays gelang es die Reaktion des Pilzes auf das Vorhandensein dreier sekundärer Stickstoffquellen auf transkriptioneller Ebene zu erforschen, wobei sich besonders in Gegenwart von Protein die metabolische Vielseitigkeit von A. fumigatus zeigte. Tiefergehende transkriptionelle Studien der Oligopeptidtransporter (OPT) Genfamilie unterstrichen die Relevanz des Oligopeptidtransportes, während des Wachstums auf komplexen Stickstoffquellen wie BSA oder Collagen. Expression der opt Gene in Saccharomyces cerevisiae half deren Funktionalität als Oligopeptidtransporter und deren Substratspezifität zu untersuchen. Mittels eines Cre/loxP basierten Systems gelang es, sämtliche 8 opt Gene in A. fumigatus zu deletieren. Der daraus resultierende Stamm zeigte vermindertes Wachstum auf Medium mit dem Oligopeptid GPGG als einziger Stickstoffquelle, wuchs sonst allerdings wie der Wildtyp. Der Stamm zeigte keine verminderte Virulenz in einem Mausmodell für pulmonale Aspergillose, was darauf hindeutet, dass die OPT Genfamilie für einen erfolgreichen Infektionsverlauf nicht von nöten ist. Durch Deletion im OPT defizienten Stammhintergrund, entweder der zwei Dipeptidylpeptidasen Dpp4 und Dpp5, oder des transkriptionellen Regulators einiger zentraler sekretierter Proteasen PrtT, wurde die Verbindung zwischen Oligopeptidtransport und extrazellulärem Proteinabbau untersucht. Während die Deletion der Dipeptidylpeptidasen zu keinem weiteren Wachstumsphänotyp führte, resultierte das Entfernen des prtT Gens in einem drastischen Wachstumsdefekt auf einem Lungenagarmedium. Dies legt den Schluss nahe, dass sekretierte Proteasen und Oligopeptidtransporter synergistisch zusammenwirken, um extrazelluläres Protein als Nährstoffquelle zu erschließen. Schlussendlich gelang es in dieser Arbeit ebenfalls, das bakterielle β-Rec/six basierte Rekombinationssystem als genetisches Werkzeug zur gezielten Genmanipulation von A. fumigatus zu etablieren.
KW  - Aspergillus fumigatus
KW  - Stickstoffwechsel
KW  - Transkription <Genetik>
KW  - Stickstoffmetabolismus
KW  - Aspergillus fumigatus
KW  - oligopeptide transport
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-54027
ER  - 
TY  - THES
A1  - Zoran, Tamara
T1  - Multilevel analysis of the human immune response to \(Aspergillus\) \(fumigatus\) infection: Characteristic molecular signatures and individual risk factors
T1  - Analysen der humanen Immunantwort auf eine Infektion mit \(Aspergillus\) \(fumigatus\): Charakteristische molekulare Signaturen und individuelle Risikofaktoren
N2  - Although the field of fungal infections advanced tremendously, diagnosis of invasive pulmonary aspergillosis (IPA) in immunocompromised patients continues to be a challenge. Since IPA is a multifactorial disease, investigation from different aspects may provide new insights, helpful for improving IPA diagnosis. This work aimed to characterize the human immune response to Aspergillus fumigatus in a multilevel manner to identify characteristic molecular candidates and risk factors indicating IPA, which may in the future support already established diagnostic assays. We combined in vitro studies using myeloid cells infected with A. fumigatus and longitudinal case-control studies investigating patients post allogeneic stem cell transplantation (alloSCT) suffering from IPA and their match controls.
Characteristic miRNA and mRNA signatures indicating A. fumigatus-infected monocyte-derived dendritic cells (moDCs) demonstrated the potential to differentiate between A. fumigatus and Escherichia coli infection. Transcriptome and protein profiling of alloSCT patients suffering from IPA and their matched controls revealed a distinctive IPA signature consisting of MMP1 induction and LGAL2 repression in combination with elevated IL-8 and caspase-3 levels. Both, in vitro and case-control studies, suggested cytokines, matrix-metallopeptidases and galectins are important in the immune response to A. fumigatus. Identified IPA characteristic molecular candidates are involved in numerous processes, thus a combination of these in a distinctive signature may increase the specificity. Finally, low monocyte counts, severe GvHD of the gut (grade ≥ 2) and etanercept administration were significantly associated with IPA diagnosis post alloSCT. Etanercept in monocyte-derived macrophages (MDM) infected with A. fumigatus downregulates genes involved in the NF-κB and TNF-α pathway and affects the secretion of CXCL10.
Taken together, identified characteristic molecular signatures and risk factors indicating IPA may in the future in combination with established fungal biomarkers overcome current diagnostic challenges and help to establish tailored antifungal therapy. Therefore, further multicentre studies are encouraged to evaluate reported findings.
N2  - Obwohl im Bereich der Erforschung invasiver Pilzinfektionen aktuell enorme Fortschritte erzielt wurden, stellt die Diagnose der Invasiven Pulmonalen Aspergillose (IPA) bei immunsupprimierten Patienten weiterhin eine grosse Herausforderung dar. Da es sich bei der IPA um eine multifaktorielle Erkrankung handelt, können Untersuchungen unter verschiedenen Fragestellungen neue Erkenntnisse liefern, die zur Verbesserung der IPA Diagnose beitragen. In dieser Arbeit wurde die humane Immunantwort auf Aspergillus fumigatus auf mehreren Ebenen untersucht, um charakteristische molekulare Kandidaten und Risikofaktoren zu identifizieren, die auf eine IPA hinweisen um so in Zukunft bereits etablierte diagnostische Tests unterstützen zu können. Wir kombinierten in vitro Studien mit A. fumigatus infizierten, myeloischen Zellen mit longitudinalen Case-Control-Studien, in denen an IPA erkrankte Patienten und ihre passenden Kontrollpatienten nach allogener Stammzelltransplantation (alloSZT) untersucht wurden.
Charakteristische miRNA und mRNA Signaturen von A. fumigatus-infizierten Monozyten-abgeleiteten dendritischen Zellen (moDCs) zeigten das Potenzial, zwischen A. fumigatus und Escherichia coli Infektionen zu unterscheiden. Transkriptom- und Protein- Analysen von alloSZT Patienten, die an einer IPA erkrankten, und den passenden Kontrollpatienten ergaben charakteristische IPA Signaturen, bestehend aus einer MMP1 Induktion und einer LGALS2 Repression, in Kombination mit erhöhten IL-8 und Caspase-3 Konzentrationen. Sowohl die in vitro Daten als auch die Fall-Kontroll- Studien zeigten, dass Zytokine, Matrix-Metallopeptidasen und Galectine eine wichtige Rolle bei der Immunantwort auf A. fumigatus spielen. Die in IPA identifizierten charakteristischen molekularen Kandidaten sind an mehreren Prozessen beteiligt, so dass eine Kombination dieser molekularen Kandidaten die Spezifität mittels charakteristischer Signatur erhöhen könnte. Schließlich waren niedrige Monozytenzahlen, eine schwere GvHD des Darms (Grad ≥ 2) und die Anwendung von Etanercept signifikant mit einer IPA Diagnose nach alloSZT assoziiert. Etanercept in Makrophagen, die mit A. fumigatus ko-kultiviert wurden, reguliert Gene herunter, die am NF-κB- und TNF-α-Signalweg beteiligt sind, und beeinflusst die Sekretion von CXCL10.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die identifizierten charakteristischen molekularen Signaturen und Risikofaktoren, die auf eine IPA hinweisen, in Zukunft in Kombination mit etablierten Pilz-Biomarkern die derzeitigen diagnostischen Limitationen überwinden könnten und dazu beitragen könnten, eine patientenindividuelle antimykotische Therapie zu etablieren. Es werden jedoch weitere multizentrische Studien notwendig sein, um diese Ergebnisse umfassend zu bewerten.
KW  - Aspergillus fumigatus
KW  - Immunantwort
KW  - Risikofaktoren
KW  - invasive pulmonary aspergillosis
KW  - immune response
KW  - risk factors
KW  - transcriptome profiling
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-298512
ER  - 
TY  - THES
A1  - Beitzen-Heineke, Antonia
T1  - Invariant Natural Killer T cells possess immune-modulating functions during \(Aspergillus\) \(fumigatus\) infection
T1  - Invariante Natürliche Killer T Zellen besitzen immunmodulierende Funktionen in der \(Aspergillus\) \(fumigatus\) Abwehr
N2  - Aspergillus fumigatus is the most common cause for invasive fungal infections, a disease associated with high mortality in immune-compromised patients. CD1d-restricted invariant Natural Killer T (iNKT) cells compose a small subset of T cells known to impact the immune response towards various infectious pathogens. To investigate the role of human iNKT cells during A. fumigatus infection, we studied their activation as determined by CD69 expression and cytokine production in response to distinct fungal morphotypes in the presence of different CD1d⁺ antigen presenting cells using flow cytometry and multiplex ELISA. Among CD1d⁺ subpopulations, CD1d⁺CD1c⁺ mDCs showed the highest potential to activate iNKT cells on a per cell basis. The presence of A. fumigatus decreased this effect of CD1d⁺CD1c⁺ mDCs on iNKT cells and led to reduced secretion of TNF-α, G-CSF and RANTES. Production of other Th1 and Th2 cytokines was not affected by the fungus, suggesting an immune-modulating function for human iNKT cells during A. fumigatus infection.
N2  - Aspergillus fumigatus ist der häufigste Erreger von invasiven Pilzinfektionen, welche bei immunsupprimierten Patienten mit einer hohen Mortalität einhergehen. CD1d-abhängige invariante Natürliche Killer T (iNKT) Zellen sind eine kleine Subpopulation von T-Zellen, die die Immunantwort auf verschiedene Erreger beeinflussen. Um die Rolle von humanen iNKT Zellen in der Aspergillus fumigatus Abwehr zu untersuchen, wurde in Ko-Kulturen mit iNKT Zellen und CD1d⁺ Antigen präsentierenden Zellen in Anwesenheit von verschiedenen fungalen Morphotypen der Aktivierungsmarker CD69 und die Zytokinproduktion mittels Durchflusszytometrie und Multiplex ELISA untersucht. Unter den CD1d⁺ Subpopulationen wiesen die CD1d⁺CD1c⁺mDCs das höchste aktivierende Potential auf iNKT Zellen auf. Die Anwesenheit von A. fumigatus reduzierte diesen Effekt von CD1d⁺CD1c⁺mDCs auf iNKT Zellen und führte zu einer reduzierten Sekretion von TNF-α, G-CSF und RANTES. Die Produktion von anderen Th1 und Th2 Zytokinen war nicht durch den Pilz beeinflusst. Diese Arbeit suggeriert eine immunmodulierende Funktion von humanen iNKT Zellen in der Abwehr von A. fumigatus.
KW  - Aspergillus fumigatus
KW  - T Zelle
KW  - iNKT
KW  - CD1d
KW  - CD1c⁺ mDC
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-144966
ER  - 
TY  - THES
A1  - Fließer, Mirjam
T1  - Hypoxia and hypoxia-inducible factor 1α modulate the immune response of human dendritic cells against Aspergillus fumigatus
T1  - Hypoxie und Hypoxie-induzierbarer Faktor 1α modulieren die Immunantwort humaner dendritischer Zellen gegenüber Aspergillus fumigatus
N2  - The mold Aspergillus fumigatus causes life-threatening infections in immunocompromised patients. Over the past decade new findings in research have improved our understanding of A. fumigatus-host interactions. One of them was the detection of localized areas of tissue hypoxia in the lungs of mice infected with A. fumigatus. The transcription factor hypoxia-inducible factor 1α (HIF 1α) is known as the central regulator of cellular responses to hypoxia. Under normoxia, this constitutively expressed protein is degraded by oxygen-dependent mechanisms in most mammalian cell types. Interaction with pathogens can induce HIF 1α stabilization under normoxic conditions in innate immune cells. Bacterial infection models revealed that hypoxic microenvironments and signaling via HIF 1α modulate functions of host immune cells. Moreover, it was recently described that in murine phagocytes, HIF 1α expression is essential to overcome an A. fumigatus infection. However, the influence of hypoxia and the role of HIF 1α signaling for anti-A. fumigatus immunity is still poorly understood, especially regarding dendritic cells (DCs), which are important regulators of anti-fungal immunity. In this study, the functional relevance of hypoxia and HIF 1α signaling in the response of human DCs against A. fumigatus has been investigated. 
Hypoxia attenuated the pro-inflammatory response of DCs against A. fumigatus during the initial infection as shown by genome-wide microarray expression analyses and cytokine quantification. The up-regulation of maturation-associated molecules on DCs stimulated with A. fumigatus under hypoxia was reduced; however, these DCs possessed an enhanced capacity to stimulate T cells. This study thereby revealed divergent influence of hypoxia on anti-A. fumigatus DC functions that included both, inhibiting and enhancing effects. 
HIF-1α was stabilized in DCs following stimulation with A. fumigatus under normoxic and hypoxic conditions. This stabilization was partially dependent on Dectin-1, the major receptor for A. fumigatus on human DCs. Using siRNA-based HIF 1α silencing combined with gene expression microarrays, a modulatory effect of HIF-1α on the anti-fungal immune response of human DCs was identified. Specifically, the transcriptomes of HIF-1α silenced DCs indicated that HIF-1α enhanced DC metabolism and cytokine release in response to A. fumigatus under normoxic and hypoxic conditions. This was confirmed by further down-stream analyses that included quantification of glycolytic activity and cytokine profiling of DCs. By that, this study demonstrated functional relevance of HIF 1α expression in DCs responding to A. fumigatus. The data give novel insight into the cellular functions of HIF 1α in human DCs that include regulation of the anti-fungal immune response under normoxia and hypoxia. The comprehensive transcriptome datasets in combination with the down-stream protein analyses from this study will promote further investigations to further characterize the complex interplay between hypoxia, activation of Dectin-1 and HIF-1α signaling in host responses against A. fumigatus.
N2  - Der Schimmelpilz Aspergillus fumigatus verursacht lebensbedrohliche Infektionen in immunsupprimierten Patienten. Im letzten Jahrzehnt haben neue Forschungsergebnisse unser Verständnis der Interaktion von A. fumigatus mit seinem Wirt verbessert. Dazu zählt die Beschreibung von lokalisierten Arealen der Hypoxie im Lungengewebe von Mäusen die mit A. fumigatus infiziert wurden. Der Transkriptionsfaktor Hypoxie-induzierbarer Faktor 1α (HIF 1α) ist schon lange als der zentrale Regulator der zellulären Antwort gegenüber Hypoxie bekannt. Unter Normoxie wird dieses konstitutiv exprimierte Protein in den meisten Körperzellen durch sauerstoffabhängige Prozesse abgebaut. In angeborenen Immunzellen kann die Interaktion mit Pathogenen zu einer Stabilisierung von HIF 1α unter normoxischen Bedingungen führen. Bakterielle Infektionsmodelle haben gezeigt, dass hypoxische Mikromilieus und der HIF 1α Signalweg die Funktion von Immunzellen des Wirtes beeinflussen können. Zudem konnte kürzlich nachgewiesen werden, dass die Expression von HIF 1α in murinen Phagozyten während einer Infektion mit A. fumigtus essentiell für eine effektive Bekämpfung des Pilzes ist. Der Einfluss der Hypoxie und die Rolle von HIF 1α für die gegen A. fumigatus gerichtete Immunantwort sind jedoch immer noch unzureichend charakterisiert. Das trifft besonders auf die für die Regulation der anti-fungalen Immunantwort wichtigen dendritischen Zellen (DCs) zu. In dieser Studie wurde die funktionale Bedeutung der Hypoxie und des HIF 1α Signalweges für die Antwort humaner DCs gegenüber A. fumigatus untersucht. 
Hypoxie hatte einen abschwächenden Effekt auf die initiale pro-inflammatorische Antwort von DCs gegen A. fumigatus. Dies konnte durch genomweite Microarray Expressionsanalysen sowie Zytokinbestimmungen gezeigt werden. Die Hochregulation von Markern, die mit einer Maturierung von mit A. fumigatus-stimulierten DCs assoziiert sind, war unter Hypoxie reduziert. Jedoch zeigten diese DCs eine erhöhte Fähigkeit zur Stimulation von T Zellen. Damit wurden in dieser Studie divergente Effekte der Hypoxie auf die gegen A. fumigatus gerichtete Immunantwort humaner DCs aufgedeckt. Dies beinhaltete sowohl einen inhibierenden als auch einen verstärkenden Einfluss in Abhängigkeit der untersuchten DC Funktion. 
HIF 1α wurde in DCs nach Stimulation mit A. fumigatus unter normoxischen als auch hypoxischen Bedingungen stabilisiert. Diese Stabilisierung war teilweise abhängig von Dectin-1, dem wichtigsten Rezeptor für A. fumigatus auf humanen DCs. Durch eine Kombination aus RNAi-vermittelter Herunterregulation von HIF 1α und Genexpressions-Microarrays wurde ein modulierender Effekt von HIF 1α auf die anti-fungale Immunantwort humaner DCs identifiziert. Die Transkriptomanalyse von HIF 1α herunterregulierten DCs deutete darauf hin, dass HIF 1α den Metabolismus und die Zytokinfreisetzung in DCs während der Antwort auf A. fumigatus unter normoxischen als auch hypoxischen Bedingungen verstärkt. Dieser Befund wurde durch weiterführende Analysen bestätigt, die eine Quantifizierung der glykolytischen Aktivität sowie die Erstellung eines Zytokinprofils der DCs beinhalteten. Damit konnte in dieser Studie eine funktionale Relevanz der Expression von HIF 1α in DCs für die gegen A. fumigatus gerichtete Immunantwort aufgedeckt werden. Diese Daten geben einen neuen Einblick in die zellulären Funktionen von HIF 1α in humanen DCs, die eine Regulierung der anti-fungalen Immunantwort beinhalten. Die umfassenden Transkriptom-Datensätze dieser Studie, die durch Proteinanalysen funktional ergänzt wurden, bilden die Grundlage für weiterführende Untersuchungen. Damit wird es möglich sein, das komplexe Zusammenspiel aus Hypoxie, Aktivierung von Dectin-1 und Signalübertragung über HIF 1α in der Immunantwort gegen A. fumigatus über die Ergebnisse dieser Studie hinaus noch besser zu charakterisieren.
KW  - Immunologie
KW  - Hypoxie
KW  - Dendritische Zelle
KW  - Aspergillus fumigatus
KW  - HIF-1α
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-121392
ER  - 
TY  - THES
A1  - Weiß, Esther
T1  - Host-pathogen interactions of natural killer cells and Aspergillus fumigatus: Relevance of immune cell cross-talk and fungal recognition receptors
T1  - Wirt-Pathogen Interaktionen von natürlichen Killerzellen und Aspergillus fumigatus: Relevanz von Immunzellinteraktionen und fungalen Erkennungsrezeptoren
N2  - The human pathogen Aspergillus (A.) fumigatus is a fungal mold that can cause severe infections in immunocompromised hosts. Pathogen recognition and immune cell cross-talk are essential for clearing fungal infections efficiently. Immune cell interactions in particular may enhance individual cell activation and cytotoxicity towards invading pathogens. 
This study analyzed the reciprocal cell activation of natural killer (NK) cells and monocyte-derived dendritic cells (moDCs) after stimulation with A. fumigatus cell wall fractions and whole-cell lysates. Furthermore, the impact of the on moDCs expressed fungal receptors Dectin-1 and TLR-2 on NK cell activation was analyzed. Stimulation of moDCs with ligands for Dectin-1 and TLR-2 and transfer of soluble factors on autologous NK cells showed that moDCs could induce NK cell activation solely by secreting factors. In summary, both cell types could induce reciprocal cell activation if the stimulated cell type recognized fungal morphologies and ligands. However, moDCs displayed a broader set of A. fumigatus receptors and, therefore, could induce NK cell activation when those were not activated by the stimulus directly.
Consequently, new fungal receptors should be identified on NK cells. The NK cell characterization marker CD56 was reduced detected in flow cytometry after fungal co-culture. Notably, this decreased detection was not associated with NK cell apoptosis, protein degradation, internalization, or secretion of CD56 molecules. CD56 was shown to tightly attach to hyphal structures, followed by its concentration at the NK-A. fumigatus interaction site. Actin polymerization was necessary for CD56 relocalization, as pre-treatment of NK cells with actin-inhibitory reagents abolished CD56 binding to the fungus. Blocking of CD56 suppressed fungal mediated NK cell activation and secretion of the immune-recruiting chemokines MIP-1α, MIP-1β, and RANTES, concluding that CD56 is functionally involved in fungal recognition by NK cells.
CD56 binding to fungal hyphae was inhibited in NK cells obtained from patients during immune-suppressing therapy after allogeneic stem cell transplantation (alloSCT). Additionally, reduced binding of CD56 correlated with decreased actin polymerization of reconstituting NK cells challenged with the fungus. The immune-suppressing therapy with corticosteroids negatively influenced the secretion of MIP-1α, MIP-1β, and RANTES in NK cells after fungal stimulation ex vivo. Similar results were obtained when NK cells from healthy donors were treated with corticosteroids prior to fungal co-culture. Thus, corticosteroids were identified to have detrimental effects on NK cell function during infection with A. fumigatus.
N2  - Der humanpathogene Pilz Aspergillus (A.) fumigatus kann lebensbedrohliche Infek-tionen in immunsupprimierten Patienten verursachen. Die Immunerkennung von Patho-genen sowie die Wechselwirkungen zwischen Immunzellen sind essentiell für die erfolg-reiche Bekämpfung von Pilzinfektionen. Zell-Zell-Interaktionen tragen zur gegenseitigen Aktivierung bei und können somit die Zytotoxizität gegenüber eindringenden Pathogenen steigern.
In dieser Arbeit wurde die gegenseitige Zellaktivierung von natürlichen Killerzellen (NK-Zellen) und die aus Monozyten generierten, dendritischen Zellen (DZ) nach Stimula-tion mit Zellwandfraktionen und Zelllysaten des Pilzes A. fumigatus analysiert. Des Weite-ren wurde der Einfluss dendritischer Rezeptoren auf die NK-Zellaktivierung untersucht. Die Stimulation mit Liganden für Dectin-1 und TLR-2 induzierte die Freisetzung löslicher Faktoren, welche ausreichend waren, um autologe NK-Zellen zu stimulieren. Zusammen-fassend ist zu sagen, dass DZ mehr Rezeptoren zur Pilzerkennung exprimieren und so-mit NK-Zellen auch dann aktivieren konnten, wenn diese, aufgrund fehlender Rezepto-ren, nicht stimuliert wurden.
Basierend auf diesen Ergebnissen sollten neue Pathogen-Erkennungsrezeptoren auf NK-Zellen identifiziert werden. Der Charakterisierungsmarker CD56 zeigte nach fun-galer Kokultur eine reduzierte Detektion in durchflusszytometrischen Analysen. Die ver-minderte Proteindetektion von CD56 war nicht assoziiert mit Apoptose, Internalisation, Sekretion oder Proteindegradierung. Weitere Analysen bestätigten eine starke CD56-Bindung zu Pilzhyphen, gefolgt von einer Konzentration des Proteins an der NK-A. fumi-gatus Interaktionsstelle. Diese Relokalisation zeigte eine Abhängigkeit zu Aktin, da Zytos-kelett-Inhibitoren die CD56-Bindung am Pilz verhinderten. Eine spezifische Blockade von CD56 Rezeptoren reduzierte die Freisetzung der immun-rekrutierenden Chemokine MIP-1α, MIP-1β und RANTES, was folgern ließ, dass CD56 eine funktionelle Rolle in der Pil-zerkennung der NK-Zellen hat. 
NK-Zellen, die während einer Immunsuppressionstherapie aus Empfängern einer al-logenen Stammzelltransplantation (alloSZT) gewonnen wurden, zeigten eine inhibierte Bindung von CD56 an Pilzhyphen. Diese korrelierte mit einer reduzierten Aktinpolymeri-sation nach fungaler Stimulation. Weiterhin hemmte eine Immunsuppressionstherapie mit Corticosteroiden die Sekretion von MIP-1α, MIP-1β und RANTES in NK-Zellen, die mit Pilz ex vivo stimuliert wurden. Ähnliches war zu beobachten, wenn NK-Zellen von ge-sunden Spendern vor Pilzstimulation mit Corticosteroiden vorbehandelt wurden. Daraus folgend wurde den Corticosteroiden ein negativer Einfluss auf die NK-Zellfunktion bei Pilzinfektionen zugesprochen.
KW  - Natürliche Killerzelle
KW  - Aspergillus fumigatus
KW  - Dendritische Zelle
KW  - NK cell
KW  - host-pathogen interaction
KW  - allogeneic stem cell transplantation
KW  - NK-DC cross-talk
KW  - DC
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-206077
ER  - 
TY  - THES
A1  - Das Gupta, Mithun
T1  - Analyse von MicroRNA-Profilen in humanen dendritischen Zellen
T1  - Analysis of microRNA-profiles in human dendritic cells
N2  - The field of microRNA research has gained enormous significance during recent years. Current studies have shown that microRNAs play an important role in many biological processes via posttranscriptional gene regulation. This also applies for the TLR-mediated recognition of pathogens by immune cells. Among others, the microRNAs miR-132, miR-146a and miR-155 have been characterized by various authors. However, the specific role of microRNAs in the defense against fungal infections by Aspergillus fumigatus has not been investigated so far, although this ubiquitous mold causes severe infections in immuno-compromised patients. As dendritic cells play a pivotal part in the in vivo recognition of A. fumigatus, the present study investigates the reaction of these cells to A. fumigatus and other pathogens on the microRNA level. For this purpose, dendritic cells were incubated with different forms of A. fumigatus and other pathogens for up to twelve hours. Subsequently, the expression of miR-132, miR-146a and miR-155 was quantified by real-time PCR.
Levels of miR-132 in dendritic cells were significantly increased after stimulation with living germ tubes of A. fum, but showed no change after treatment with LPS. Relative expression level of miR-146a was moderately elevated upon stimulation with LPS, but did not respond to co-cultivation with living germ tubes. MiR-155 was highly induced by both stimuli. These results show, that dependent on the stimulus, microRNAs are differentially regulated in dendritic cells. Among the tested microRNAs, miR-155 showed the strongest and most stable expression values. Therefore, further experiments focused on this mircoRNA. It was shown, that the up-regulation of miR-155 is dependent on the germination stage of the fungus. Induction of miR-155 was low with conidia, moderate with hyphae and high with germ tubes. The extent of miR-155 induction also corresponded with the multiplicity of infection (MOI), with higher MOIs triggering a stronger miR-155 response.
These results suggest that miR-132 and miR-155 play an important role in the immunologic reaction of DCs against A. fumigatus and that a further characterization of these microRNA, especially with respect to their specific function in DCs, could contribute to the understanding of the biological mechanisms of Aspergillosis.
N2  - Die Erforschung von MicroRNAs gewinnt zunehmend an Bedeutung. Aktuelle Arbeiten zeigen, dass MicroRNAs an der Regulation vieler biologischer Prozesse beteiligt sind, indem sie in die posttranskriptionelle Genregulation eingreifen. Dies betrifft auch die TLR-vermittelte Erkennung von Pathogenen durch Immunzellen. Hierbei wurden u.a. die MikroRNAs miR-132, miR-146a und miR-155 von verschiedenen Autoren charakterisiert. Die spezielle Rolle von MikroRNAs bei der Abwehr von Pilzinfektionen durch Aspergillus fumigatus ist bisher allerdings kaum untersucht, obwohl dieser ubiquitär vorkommende Schimmelpilz häufig schwere Infektionen bei immunsupprimierten Patienten auslöst. Da in vivo den dendritischen Zellen eine entscheidende Rolle bei der Erkennung von A. fumigatus zukommt, wurde in der vorliegenden Arbeit die Reaktion dieser Zellen auf A. fumigatus und andere Pathogene auf MikroRNA Ebene untersucht. Dazu wurden dendritische Zellen mit verschiedenen Formen von A. fumigatus und LPS über Zeiträume von bis zu zwölf Stunden stimuliert. Anschließend wurde die Expression von miR-132, miR-146a und miR-155 mittels Real-Time PCR bestimmt.
Dabei zeigte sich, dass nach Stimulation mit A. fumigatus die miR-132 Level in dendritischen Zellen deutlich anstiegen, wohingegen eine Inkubation mit LPS keinen Einfluss auf diese MicroRNA hatte. Die relative Expression von miR-146a war nach Stimulation mit LPS leicht erhöht, zeigte allerdings keine Veränderung nach Ko-Kultur mit A. fumigatus. Die Expression von miR-155 wurde durch beide Stimuli stark induziert. Diese Ergebnisse zeigen, dass abhängig vom Stimulus eine differentielle Expression von MicroRNAs in dendritischen Zellen stattfindet. Unter den drei untersuchten MicroRNAs, zeigte miR-155 die höchsten und stabilsten Expressionswerte. Daher wurde der Schwerpunkt weiterer Experimente auf diese MicroRNA gesetzt. Dabei ergab sich, dass das Ausmaß der miR-155 Induktion vom Entwicklungsstadium des Pilzes abhängig ist. Konidien von A. fumigatus führten lediglich zu einer schwachen Hochregulation von miR-155, wohingegen Hyphen und insbesondere Keimschläuche ein starke Induktion von miR-155 verursachten. Die Dynamik der miR-155 Hochregulation korrelierte außerdem mit der multiplicity of infection (MOI), wobei eine höhere MOI mit einer stärkeren miR-155 Antwort einherging.
Die dargestellten Ergebnisse legen nahe, dass miR-132 und miR-155 eine wichtige Rolle bei der Immunreaktion von DCs gegen A. fumigatus spielen und eine weitere Charakterisierung dieser MicroRNAs v.a. im Hinblick auf ihre spezielle Funktion in DCs einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der biologischen Grundlagen der Aspergillosen erbringen könnte.
KW  - Aspergillus fumigatus
KW  - microRNA
KW  - Dendritische Zelle
KW  - miR-132
KW  - miR-155
KW  - miR-146
KW  - A. fumigatus
KW  - dendritic cell
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-108326
ER  -