TY  - THES
A1  - Sbiera, Silviu
T1  - Interaction of Human Polyomavirus JC with cells of the hematopoietic system in the periphery
T1  - Interaktion zwischen Human Polyomavirus JC mit Zellen des haematopoietischen Systems in der Peripherie
N2  - Primary contact with human polyomaviruses is followed by lifelong asymptomatic persistence of viral DNA. Under severe immunosuppression JCV activation may lead to unrestricted virus growth in the CNS followed by development of progressive multifocal leukoencephalopathy (PML). Besides the kidney and the brain, target cells of persistent infection were also found in the hematopoietic system. This included the presence of JCV genomes in peripheral blood cells (PBCs). In the attempt to understand the role of PBCs for the JCV infection in humans, we asked for the type of cells affected as well as for virus interaction with PBCs. Analysis of separated subpopulations by highly sensitive and specific polymerase chain reaction and Southern blot hybridization revealed the presence of JCV DNA mostly in circulating granulocytes. These cells have important functions in innate immunity and are professional phagocytes. This suggested that PCR amplified DNA might be the result of an extranuclear association of the virus due to membrane attachment or phagocytosis rather than JCV infection with presence of viral DNA in the nucleus. In the attempt to answer this question JCV DNA was subcellularly localized in the blood of 22 healthy donors by JCV specific fluorescence in situ hybridization (FISH). Granulocytes and peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were separated by Percoll gradient centrifugation. Intracellular JCV DNA was hybridized with Digoxigenin-labeled JCV specific DNA probes covering half of the viral genome. As the sensitivity of the anti-digoxigenin antibody system was lower than the PCR detection level, a chemical amplification step was included consisting of peroxidase labeled secondary antibody precipitating biotinylated tyramide followed by detection with streptavidin-Texas-Red and fluorescence microscopy. Comparison of the number of cells affected in healthy individuals with 15 HIV-1 infected patients with and without PML revealed that the rate of affected PBMCs was comparable in both groups (2.5±0.4 and 14.5±0.9 per 1000). In contrast, the rate of JCV positive granulocytes in the immunosuppressed group was 92.6±1.7% compared to 4±1.4% in healthy donors thus confirming that granulocytes are the major group of circulating cells affected by JCV and that HIV-1 associated immune impairment has an important effect on the virus-cell association. Localization revealed that JCV DNA was predominantly located within the cytoplasm, although hybridizing signals occasionally covered the nuclear compartment. The fluorescent glow of chemical amplification combined with classical fluorescence microscopy did not allow an unequivocal localization of viral DNA. However, confocal microscopy of 24 sections through single cells combined with FISH without chemical amplification confirmed cytoplasmic localization of JCV DNA in a large number of cells. Additionally, it clearly demonstrated that JCV DNA was also located in the nucleus and nuclear localization directly correlated with the number of cells affected. Calculation of the virus load in subcellular compartments revealed that up to 50% of the JCV genomes were located in the nucleus thus pointing to viral infection at least in the granulocytes of HIV-1 infected patients. This may contribute to the distribution of the virus from sites of peripheral infection to the CNS and may promote the development of active PML in the severely immune impaired patients.
N2  - Primärer Kontakt mit dem humanen Polyomavirus JC führt zu lebenslanger asymptomatischer Persistenz der viralen DNA in den Zielorganen der Infektion insbesondere der Niere und dem ZNS. Unter schwerer Immunsuppression kann die Aktivierung des JCV zu uneingeschränkter Vermehrung des Virus im ZNS und zur Entwicklung einer zentralnervösen Erkrankung, der progressiven multifokalen Leukoenzephalopathie (PML) führen Neuerdings wurde JCV DNA auch in Zellen des blutbildenden Systems insbesondere in peripheren Blutzellen (PBCs) beschrieben. Um die Rolle der PBCs für die JCV-Infektion beim Menschen besser zu verstehen, sollte der virus-assoziierte Zelltyp bestimmt und die Virus-Zell Interaktion näher untersucht werden. Die Analyse von isolierten Blutzellsubpopulationen durch eine sensitive und spezifische Polymerase-Kettenreaktion mit folgender Southern Blot-Hybridisierung ergab die Präsenz von JCV-DNA zumeist in zirkulierenden Granulozyten. Diese Zellen haben eine wichtige Funktion in der angeborenen Immunität und sind professionelle Phagozyten. Dies legte nahe, dass die PCR-amplifizierte DNA eher das Ergebnis einer extranukleären Assoziation des Virus durch Membranassoziation oder Phagozytose als einer JCV-Infektion ist, die durch Virus-DNA im Kern charakterisiert ist. Bei dem Versuch, diese Frage zu klären, wurde JCV-DNA in Blutzellen von gesunden Spendern mittels JCV-spezifischer Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) subzellulär lokalisiert. Granulozyten und periphere mononukleäre Blutzellen (PBMCs) wurden isoliert und intrazelluläre JCV-DNA mit Digoxigenin-markierten JCV DNA-Sonden, die die Hälfte des viralen Genoms representierten, hybridisiert. Da die Empfindlichkeit des Anti-Digoxigenin-Antikörper-Systems niedriger war als die PCR-Nachweisgrenze, wurde ein chemischer Amplifikationsschritt benutzt, das sogenannte Tyramidsystem, um die Sensitivität der FISH in Kombination mit der klassischen Fluoreszenzmikroskopie zu erhöhen. Der Vergleich der Anzahl von JCV betroffenen Zellen in gesunden Individuen mit Zellen von HIV-1-infizierten Patienten mit und ohne PML zeigte, dass die Rate der betroffenen PBMCs in beiden Gruppen (2,5 ± 0,4 und 14,5 ± 0,9 pro 1000) vergleichbar war. Im Gegensatz dazu war die Rate der JCV positiven Granulozyten in der immunsupprimierten Gruppe, 92,6 ± 1,7%, im Vergleich zu denen bei gesunden Spendern 4 ± 1,4% deutlich höher. Dies bestätigte, dass mit den Granulozyten die größte Gruppe von zirkulierenden Zellen von JCV betroffen sind und dass die schwere Beeinträchtigung der immunologischen Kompetenz durch die HIV-1 Infektion einen bedeutenden Einfluss auf auf die Virus-Zell Interaktion hat. Die intrazelluläre Lokalisation der viralen DNA ergab, dass die Signale überwiegend im Zytoplasma lokalisiert waren, wenngleich gelegentlich auch nukleäre Kompartimente betroffen waren. Durch die chemischen Verstärkung der Fluoreszenzsignale in Kombination mit klassischer Fluoreszenzmikroskopie war es jedoch nicht möglich eine eindeutige Lokalisierung der viraler DNA zu erreichen. Erst die Anwendung der konfokalen Mikroskopie bestätigte die predominant zytoplasmatische Lokalisierung von JCV-DNA in einer großen Anzahl von Zellen und hat eindeutig gezeigt, dass JCV-DNA zusätzlich im Kern lokalisiert ist. Die Kern Lokalisation korreliert direkt mit der Anzahl der betroffenen Zellen. Berechnung der Viruslast in subzellulären Kompartimenten hat gezeigt, dass bis zu 50% der JCV Genome im Kern von Granulozyten von HIV-1 Patienten lokalisiert waren. Dies deutet auf eine virale Infektion der Granulozyten hin und lässt vermuten, dass sie unter der HIV-1 Infektion an der Disseminierung des JC Virus aus den Organen der peripheren Infektion in das ZNS beteiligt sind und in der Konsequenz auch bei der Entwicklung der PML eine wesentliche Rolle spielen könnten.
KW  - Polyomaviren
KW  - Persistenz
KW  - Blutbildendes Gewebe
KW  - persistierende Infektion
KW  - Polyomavirus JC
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-74183
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schwab, Steffen
T1  - Die Rolle regulatorischer T-Zellen bei der Masernviruspathogenese
T1  - The role of regulatory T-cells in measles virus pathogenesis
N2  - Tregs dienen zur Aufrechterhaltung der Balance im Immunsystem. Die Infektion, Aktivierung oder Induktion von Tregs durch Pathogene kann diese Balance empfindlich stören, eine Immunsuppression zur Folge haben und zur Ausbildung von Autoimmunerkrankungen oder Persistenzen beitragen. Das MV verfügt nicht nur über vielfältige Mechanismen der Immunsuppression, während einer MV-Infektion herrschen zudem Bedingungen vor, welche die Zahl und Aktivität von Tregs beeinflussen könnten. Aufgrund der Expression von Reifungsmarkern auf Trn ist zudem eine präferenzielle Infektion dieser Zellpopulation denkbar. MV-Infektionen können sowohl die akute MV-Enzephalitis, eine Autoimmunerkrankung, nach sich ziehen, als auch die Persistenz SSPE ausbilden. Ob diese Komplikationen mit spezifischen Aberrationen in der Menge und Aktivität von Tregs im Zusammenhang stehen, war bisher nicht bekannt. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass auf unstimulierten Trn der Reifungsmarker und MV-Rezeptor CD150 exprimiert wird und es in Folge dessen in vitro zu einer präferentiellen nicht produktiven Infektion und Depletion von Trn kommt. Ex vivo ließ sich ein deutlicher Depletionseffekt während der frühen akuten MV-Enzephalitis nachweisen, der nach Vaczinierung eines gesunden Probanden und Challenge eines immunisierten Affen nicht auftrat. Ob dieser Depletionseffekt ursächlich für die Enzephalitis ist, oder es sich um einen Begleiteffekt handelt ließe sich an Modellorganismen durch mitogene Manipulation der Trn während einer MV-Infektion untersuchen. Auch bei SSPE kann es zu einer Depletion von Trn kommen, dies scheint jedoch nicht mit der Progression dieser Erkrankung im Zusammenhang zu stehen. Wahrscheinlich ist dagegen ein Zusammenhang mit der Induktion von Tregs. In MV-stimulierten Proben von SSPE-Patienten wurde im Mittel signifikant mehr IL-10 exprimiert als in den Kontrollen. In Proben seropositiver gesunder Spender wurde IL-10 in den ersten Stunden nach MV-Stimulation fast ausschließlich von induzierten Tregs exprimiert. Weitere Versuche sind nötig, um die Evidenz zu steigern und zu ermitteln, ob auch in Patientenproben die frühe IL-10 Expression nach MV-Stimulation von induzierten Tregs dominiert wird. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass es sowohl bei der MV-Enzephalitis als auch bei SSPE zu signifikanten Wechselwirkungen mit Tregs kommt. Ob sich eine MV-Enzephalitis auch ohne Depletion von Trn ausbilden kann und ob die Ausbildung von SSPE erhöhte IL-10 Expression voraussetzt, werden weitere Untersuchungen ergründen müssen.
N2  - Treg are supposed to keep the balance throughout the immune system. Infection, activation and induction of Treg by pathogens can interrupt with this balance. Immunosuppression autoimmunity and viral persistence can result from this interference. MV does not only cause immunosuppression during infection by multifaceted mechanisms, but also effects circumstances known to interfere with the frequency and activity of Treg. Due to the expression of maturity markers on the surface of Trn a preferential infection of this cell population by MV seems possible. MV-infection can involve both, acute MV-encephalitis, an autoimmune disease, and the virus persistence SSPE. It was not investigated until now, if thous complications are associated to specific aberrations in the frequency and activity of Treg. In this paper it was demonstrated that CD150, which is both a maturity marker and a MV-receptor, is expressed on unstimulated Trn. Due to this expression the Trn are infected preferentially and non productively in vitro leading to apoptosis. Ex vivo a noticeable depletion effect was detected during the early acute MV-encephalitis. This effect did not accure after vaccination of a healthy proband, and the challenge of an immunised monkey. Mitogenic manipulation of Trn in model organisms during MV-infection could give advice, if this depletion effect is causal to MV-Encephalitis or rather a concomitant effect. Depletion of Trn can also arise in the presence of SSPE, but this seems not to interfere with the progression of disease. By contrast there is presumable an interrelation of SSPE with the induction of Tregs. In MV-stimulated probes from SSPE-patients the median IL-10 expression was significantly higher than in controls. Probes from seropositive healthy donators were used to identify the IL-10 expressing cells. During the first hours after MV-stimulation IL-10 was mainly expressed by induced Treg. Subsequent investigations are necessary to enhance the evidence and to determine if induced Treg also dominate the early IL-10 expression after MV-stimulation in patient probes. To give a resume you could claim that there are significant interrelations between MV-encephalitis respectively SSPE and Treg. If a depletion of Trn is necessary for the development of MV-encephalitis and if increased levels of IL-10 expression are required for the formation of SSPE has to be examined in further experiments.
KW  - Masern
KW  - T-Lymphozyt
KW  - Pathogenese
KW  - Immunsuppression
KW  - Inhibition
KW  - Encephalitis
KW  - Interleukin 2
KW  - Interleukin 10
KW  - Antigen CD25
KW  - Persistenz
KW  - FoxP3
KW  - induzierte regulatorische T-Zellen
KW  - natürliche regulatorische T-Zellen
KW  - SSPE
KW  - FoxP3
KW  - SSPE
KW  - regulatory T-cells
KW  - immunsuppression
KW  - encephalitis
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72979
ER  -