TY  - THES
A1  - Collenburg, Lena
T1  - The Role of Ceramides and Sphingomyelinases for Dynamic Membrane Processes in T Cells
T1  - Die Rolle von Ceramiden und Sphingomyelinasen für Dynamische Membranveränderungen in T-Zellen
N2  - Previous work of our group has established a role of sphingomyelinases in the regulation
of T cell responses to TCR or pathogen stimulation, and this became particularly
evident at the level of actin cytoskeletal dynamics. The formation of lipid membrane
microdomains is crucial for receptor clustering and signal induction, and therefore,
ceramide accumulation by membrane sphingomyelin breakdown is needed for signalling-
complex-assembly. Pathogen-induced overshooting of SMase activation substantially
impacted the formation of membrane protrusions, with T cell spreading as well as
a front/rear polarisation upon CD3/CD28 co-stimulation [103]. On the other hand, NSM
activation is part of the physiological TCR signal [67], indicating that a spatiotemporally
balanced NSM activation is crucial for its physiological function. It involves actin cytoskeletal
reorganisation and T cell polarisation. These two functions are also of central
importance in directional T cell migration and motility in tissues.
This thesis aims on defining the role of NSM in compartmentalisation of the T cell
membrane in polarisation and migration. Therefore, functional studies on the impact of
NSM activity in these processes had to be complemented by the development of tools
to study ceramide compartmentalisation in living T cells.
N2  - Sphingolipide sind wichtige Komponenten der Plasmamembran, und besonders Ceramid stellt das Grundgerüst für komplexere Sphingolipide dar. Darüber hinaus bildet Ceramid Mikrodomänen aus, die für die Organisation von Rezeptoren, z. B. dem T-Zell-Rezeptorkomplex entscheidend sind und somit die Funktion von T-Zellen beeinflussen.
In dieser Arbeit wurden neue azid-funktionalisierte Ceramide angewendet, die durch eine bio-orthogonale Click-Reaktion mit fluoreszenten Farbstoffmolekülen kovalent verbunden werden können. Dies ermöglicht die live-Verfolgung der Ceramide durch lebende und auch stimulierte Zellen, da die Aktivierbarkeit von T-Zellen durch die Zufütterung nicht beeinflusst wurde. Es konnte gezeigt werden, dass N\(_3\)-C\(_6\)-cer in die Plasmamembran interkaliert und sich in Mikrodomänen, die durch eine Aktivierung der ASM nach CD28 Bindung entstehen, bewegt. Darüber hinaus wurde N\(_3\)-C\(_6\)-cer aus dem Zentrum der immunologischen Synapse zwischen T-Zellen und dendritischen Zellen oder Mikrokügelchen ausgeschlossen, wie zuvor in fixierten und mit Antikörper gefärbten T-Zellen gezeigt wurde. In migrierenden T-Zellen sammelte sich das N\(_3\)-C\(_6\)-cer am hinteren Ende der Zelle und beeinflusste die Bewegung der Zellen nicht. Dies unterstreicht die Anwendbarkeit dieser neuen Methode, um die subzelluläre Verteilung von Ceramiden in Lebendzell-Experimenten zu untersuchen.
Sphingomyelinasen beeinflussen durch ihre Funktion die Verhältnisse von Sphingolipiden in der Plasmamembran und haben so Einfluss auf die Zytoskelettdynamik, die Zellpolarisation und die Rezeptororganisation. Es wurde bereits zuvor gezeigt, dass die neutrale Sphingomyelinase wichtig ist für die T-Zellaktivierung. Nun wurde darüber hinaus ihre Rolle in der gerichteten Migration und Adhäsion dargestellt. In vivo Hemmung der NSM reduzierte die frühe Wanderung von T-Zellen in die Lymphknoten, und detaillierte in vitro Analysen zeigten, dass die basale Aktivität der neutralen Sphingomyelinase für die gerichtete Migration entlang eines SDF-1\(\alpha\)-Gradienten notwendig ist. Darüber hinaus ist ihre Funktion wichtig für die T-Zell Polarisierung und hier besonders die Organisation von CXCR4 und pERM. Außerdem spielt die neutralen Sphingomyelinase eine Rolle in der Polymerisierung von F-Aktin nach einer Stimulation der T-Zellen mit SDF-1\(\alpha\). Auch die Adhäsion an das TNF\(\alpha\)/IFN\(\gamma\)-stimulierte Endothel sowie die Ausbildung und Organisation der offenen Form von LFA-1 hängen von der neutralen Sphingomyelinase ab. Für den Prozess der Transmigration war im Gegensatz hierzu nur die Funktion der sauren Sphingomyelinase von Bedeutung.
Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit die zentrale Rolle der Sphingomyelinasen für die T-Zell-Migration im ruhenden und stimulierten Zustand gezeigt werden. Die neutrale Sphingomyelinase reguliert die polarisierte Organisation von Rezeptoren und Zytoskelett-Komponenten, welche für eine gerichtete Migration und Adhäsion unabdingbar sind.
KW  - Ceramides
KW  - Sphingomyelinase
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-151161
ER  - 
TY  - THES
A1  - Richard, Annika
T1  - Systematic Review of Measles, Mumps and Rubella Vaccination Programs in Selected European Countries and the Influence of Migration Movements
T1  - Systematischer Review der Impfstrategien für Masern, Mumps und Röteln in ausgewählten europäischen Ländern und die Auswirkungen von Migrationsbewegungen
N2  - Masern, Mumps und Röteln sind virale Infektionskrankheiten, die schwere und verheerenden Komplikationen bei den erkrankten Personen verursachen können. Die weltweite Krankheitslast dieser Infektionskrankheiten ist hoch und könnte durch erfolgreiche Impfstrategien merkenswert reduziert werden. Die WHO hat daher das Ziel der globalen Eliminierung von Masern und Röteln sowie der Kontrolle der oft simultan geimpften Mumps Erkrankung gesetzt.
Im Jahr 2010 einigten sich die WHO-Mitgliedstaaten der europäischen Region, gezielte Strategien zu verfolgen, um Masern und Röteln bis Ende des Jahres 2015 in Europa zu eliminieren. Analysen bezüglich des aktuellen Fortschrittes werden daher zunehmend relevanter. Als Teil dieser systematischen Literaturrecherche wurden die Immunisierungsstrategien, Impfraten und Krankheitsinzidenzen von elf europäischen Ländern untersucht und ihre Fortschritte im Hinblick auf die Krankheitseliminierung bewertet.
Eine erfolgreiche Prävention der endemischen Übertragung von Masern, Mumps oder Röteln Viren konnte in mehreren Ländern erreicht werden, darunter Schweden, Kroatien, Griechenland und Spanien. Den Ländern Österreich, Frankreich, Deutschland, Italien, Polen, Türkei und dem Vereinigten Königreich von Großbritannien und Nordirland ist es trotz verbesserter Immunisierungsraten bisher nicht gelungen, die Eliminierungsziele zu erreichen. In der Türkei, Italien und Polen, kam es in den letzten Jahren zu starken Anstiegen der Fallzahlen, welche die Masern, Mumps und Röteln Kontrolle in Europa deutlich erschweren und das zeitnahe Erreichen der Eliminationsziele gefährden. 
Unzureichend immunisierte Bevölkerungsgruppen, die zu einer Aufrechterhaltung der Infektionserkrankungen im europäischen Raum beitragen können, wurden identifiziert. Dazu zählen Säuglinge und Kleinkinder, Jugendliche und junge Erwachsene, Männer, kürzlich eingewanderte Personen und Flüchtlinge, sowie reisende ethnischer Minderheiten. Die Gründe für das erhöhte Risiko einer Masern, Mumps oder Röteln Infektion unter diesen Personengruppen sind vielfältig und ein Ergebnis von verschiedenen historischen und aktuellen Impfstrategien, kulturellen, politischen und religiösen Unterschieden, sowie persönlichem Glauben und Ansichten. Das Reisen und die Migration von infizierten Personen nach und zwischen den verschiedenen europäischen Ländern spielt auch eine wesentliche Rolle bei der kontinuierlichen Übertragung der Erkrankungen in Europa. Nur durch eine ausreichend hohe Immunität der Bevölkerung kann das Auftreten von größeren Ausbrüchen trotz der Einfuhr viraler Erreger verhindert werden. Bestrebungen sollte daher die Immunisierung aller impffähigen Personen umfassen, sowie die Erweiterung spezifischer Impfstrategien für unzureichend immunisierte Bevölkerungsgruppen, die nur schwer durch Routineimpfungen zu erreichen sind.
Europäische Länder, in denen die WHO Eliminierungsziele bisher nicht erreicht wurden, könnten möglicherweise von alternativen Impfstrategien profitieren. Ein einheitlicher, europaweiter MMR-Impfplan basierend auf den erfolgreichen Immunisierungsverfahren der Länder, die Masern, Mumps und Röteln erfolgreich bekämpft haben, stellt ein wirksames Instrument zur Verbesserung der allgemeinen Bevölkerungsimmunität und Kontrolle der drei Infektionskrankheiten dar. Ein Entwurf solch eines Impfplanes wurde im Rahmen dieser Dissertation erstellt und enthält Strategien für das Erreichen ungeschützter Bevölkerungsgruppen, unabhängig von Alter, Geschlecht oder Migrationshintergrund. Die Umsetzung einheitlicher Impfempfehlungen bringt mehrere Herausforderungen mit sich. Die vielen Vorteile im Hinblick auf die verbesserte Immunisierung, Überwachung und Bekämpfung der Erkrankungen lassen die Aufwände jedoch als berechtigt erscheinen. 
Die endemische Eliminierung von Masern, Mumps und Röteln Viren innerhalb der europäischen Region ist durchaus erzielbar. Die aktuelle epidemiologische Situation deutet jedoch darauf hin, dass das Ziel nicht bis zum Ende des Jahres 2015 erreicht wird, sondern weitere Bestrebungen auf internationaler Ebene notwendig sind, um eine wirksame Krankheitsbekämpfung in der näheren Zukunft zu erreichen. Durch nationale und internationale Verbesserungen der Immunisierungsstrategien und gezielten Impfkampagnen sowie Erkrankungs-Meldesystemen und laborchemischen Erregerbestätigungen kann eine weitgefächerte Bevölkerungsimmunität erzielt und Krankheitseliminierung unter adäquatem Monitoring des Fortschritts im gesamten europäischen Raum erreicht werden.
N2  - Measles, mumps and rubella are viral infectious diseases that may cause severe and devastating complications among affected individuals. The disease burden of all three diseases is high, but could be reduced entirely through successful vaccination strategies. As such, the WHO has established the goal of globally eliminating measles and rubella and concomitantly controlling the frequently co-vaccinated mumps.
In 2010, the WHO European Region member states agreed to strengthen efforts to eliminate measles and rubella from Europe by the end of 2015. As this date draws closer, progress analyses become increasingly relevant. In this systematic literature review, the immunization strategies, vaccination coverages and disease incidences of eleven European nations were assessed and their progress towards disease elimination evaluated.
Successful prevention of the endemic transmission of measles, mumps, or rubella could be achieved in several nations, including Sweden, Croatia, Greece and Spain. Austria, France, Germany, Italy, Poland, Turkey and the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland, though having improved their overall immunization rates, have not yet been able to reach the elimination goals. In Turkey, Italy and Poland, sharp increases in case numbers during recent years are potentially threatening the successful measles, mumps and rubella control in Europe.
Pockets of susceptible population groups that may contribute to the perpetuation of the diseases have been identified. They include infants and young children, adolescents and young adults, adolescent and adult males, recent immigrants and refugees,and traveling ethnic minority groups. Reasons for the increased risk of infection among these groups are manifold and a result of various historic and current vaccination practices, cultural, political and religious differences, as well as individual believes and concerns. Travel and migration of infected individuals to and between the various European nations also play an essential role in the continual transmission of measles, mumps and rubella in Europe. Only an adequate population-wide immunity can prevent the occurrence of major outbreaks due to viral importation. Efforts should therefore be made to immunize all population members able to receive vaccinations and to offer additional immunization opportunities to those susceptible population subgroups that are difficult to reach through routine vaccination programs.
In countries struggling to meet the WHO elimination goals, alternative immunization practices may be necessary. A uniform, European-wide MMR vaccination schedule based on the successful immunization methods of countries that have eliminated measles, mumps and rubella may be an effective tool for improving the overall population-wide immunity and controlling the three diseases. A model for such a schedule was created and includes strategies for reaching population members regardless of age, gender or migratory background. The implementation of uniform immunization recommendations is challenging, but the advantages in terms of improved vaccination, surveillance and disease control methods may be worth at least considering such a strategy in Europe.
Measles, mumps and rubella elimination may be attainable in the WHO European Region. The current epidemiological situation suggests that the goal is unlikely to be reached by the end of 2015, but through continued international efforts and collaboration, effective disease control could be achieved in the near future. In the meantime, improvements in immunization strategies, vaccination coverages, supplementary campaigns as well as disease notification systems and confirmations should be made on a national and international level, so that an adequate population-wide immunity can be established and the disease elimination progresses effectively monitored within the entire European region.
KW  - Masern
KW  - Mumps
KW  - Röteln
KW  - Impfung
KW  - systematic review
KW  - migration
KW  - Impfplan
KW  - vaccination program
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-138033
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hummel, Jonas Florian
T1  - Hüllproteine endogener Retroviren interferieren mit der allostimulatorischen Aktivität dendritischer Zellen
T1  - Human endogenous retrovirus envelope proteins target dendritic cells to modulate T-cell activation
N2  - Das humane Genom besteht zu ungefähr 8 % aus humanen endogenen Retroviren (HERVs),
jedoch sind viele aufgrund von Mutationen oder Deletionen nicht mehr funktionell. Trotzdem
wurden funktionelle HERV-Proteine gefunden, welche offene Leserahmen (ORFs) besitzen
und für funktionelle Hüll-Glykoproteine wie z.B. Syncytin-1, Syncytin-2 und HML-2
kodieren. Diese HERV-Hüllproteine beinhalten eine suppressive Domäne (SU) und
induzieren möglicherweise eine Immunsuppression diverser Immunzellen während einer
gesunden Schwangerschaft.
In dieser Arbeit wurden spezifisch die modulatorischen Eigenschaften verschiedener HERVHüllproteine
(Syncytin-1, -2 und HML-2) auf Immunzellen untersucht.
Wir konnten zeigen, dass die HERV-Bindungsrezeptoren ASCT-1, -2 und MFSD2A auf der
Oberfläche von T-Zellen und DCs exprimiert werden. Für funktionelle Experimente wurden
HERV-Hüllproteine transgen in CHO-Zellen exprimiert, die als Effektorzellen in Ko-Kultur-
Systemen verwendet wurden. Es konnte keine Hemmung der PMA/Ionomycin-stimulierten
T-Zell-Proliferation durch die Effektorzellen gefunden werden. Darüber hinaus
beeinträchtigten die Effektorzellen nicht die Expression von Reifungsmarkern auf DCs nach
LPS-Aktivierung, induzierten jedoch die Produktion der pro-inflammatorischen Zytokine IL-
12 und TNF-α. Dagegen inhibierten die konstitutiv HERV-Hüllprotein-exprimierenden
Chorionkarzinom-Zelllinien BeWo und JEG die PMA/Ionomycin-stimulierte T-Zell-
Proliferation sehr effektiv. Die Chorionkarzinom-Zelllinien hatten ebenfalls keinen Einfluss
auf die phänotypische LPS-DC-Reifung, modulierten aber die LPS-DC-Zytokin-Antwort sehr
effektiv zu einem suppressiven Profil durch eine Inhibition der pro-inflammatorischen
Zytokine IL-12 und TNF-α sowie einen Anstieg von anti-inflammatorischem IL-10. BeWound
JEG-Zellen, aber auch HERV-Hüllprotein-exprimierende Effektorzellen verändern die
durch LPS-DC-stimulierte allogene T-Zell-Proliferation. Dies war mit einer verringerten
Bildung von DC/T-Zell-Konjugaten sowie mit einer Hemmung der IFN-γ-Sekretion und der
Ca2+-Mobilisation dieser T-Zellen assoziiert. Des Weiteren wurden eine reduzierte p-Tyrosin-
Akkumulation und kein Ausschluss des F-Aktin-Signals in der immunologischen Synapse,
der Kontaktstelle dieser DC/T-Zell-Konjugate, gefunden.
Zusammenfassend lassen diese Ergebnisse vermuten, dass HERV-Hüllproteine die T-Zell-
Proliferation nicht direkt beeinflussen, sich aber modulierend auf DCs auswirken und dadurch
mit deren allogene T-Zell-Proliferation interferieren.
N2  - Human endogenous retroviruses (HERVs) comprise about 8 % of the human genome but
many are not functional due to mutations or deletions. However, some HERVs have been
reported to harbor open reading frames (ORFs) and are coding for functional envelope (env)
glycoproteins (Syncytin-1, Syncytin-2 and HML-2). These HERV env glycoproteins have
suppressive domains (SU) and may modulate immune cells especially in the placenta where
they are highly expressed.
In this work, we investigated the ability of different HERV envs (Syncytin-1, -2 and HML-2)
to modulate immune cell function.
We showed that HERV binding receptors ASCT-1, -2 and MFSD2A are expressed by T-cells
and DCs. For functional analysis, HERV envs were transiently expressed in CHO-cells which
were then used as effector cells for co-culture assays. We demonstrated that HERV env
expressing CHO effector cells did not significantly inhibit PMA/Ionomycin stimulated T-cell
proliferation, and did not prevent phenotypic maturation of DCs in response to LPS.
However, they did strongly augment the release of the pro-inflammatory cytokines IL-12 and
TNF-α from LPS-DCs. In contrast, BeWo and JEG choriocarcinoma cell-lines constitutively
expressing HERV env proteins reduced the T-cell proliferation very effectively. These celllines
did not prevent phenotypic maturation of LPS-DCs, but shifted their cytokine response
towards an immune suppressive profile by inhibiting the pro-inflammatory cytokines IL-12
and TNF-α and enhancing the release of the anti-inflammatory cytokine IL-10. The
choriocarcinoma cell-lines and CHO effector cells inhibited the LPS-DC induced allogenic Tcell-
proliferation. This was associated with a loss of DC/T-cell conjugate frequency as well as
with an impairment of IFN-γ release and Ca2+ mobilization in T-cells. In addition, we
observed an aberrant pattern of p-tyrosine and F-actin signal in the interface of these DC/Tcell
conjugates.
Altogether, these findings suggest that HERV proteins do not target T-cell activation directly,
but modulate the DCs' ability to promote T-cell expansion.
KW  - Syncytin
KW  - dendritische Zelle
KW  - T-Lymphozyt
KW  - HERV
KW  - immunologische Synapse
KW  - DC/T-Zell-Konjugate
KW  - T-Zelle
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-118964
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rein, Alice Felicitas
T1  - Identifizierung von durch PI3K-Inhibition induzierten Spleißvarianten in T-Zellen mittels Exon Array und die Effekte funktionell relevanter Gene auf T-Zell-Funktionen und Viabilität
T1  - Identification of splice variants in response to PI3K inhibition in T cells using an Exon Array approach and effects of functional relevant genes on key T cell functions and viability
N2  - Die Interaktion des Masernvirus mit T-Zellen stört die Aktivierung der TCR-Signalkaskade durch die Hemmung der Phosphatidylinositol-3-Kinase (PI3K), die zur Einstellung der T-Zell-Funktionen führt und dadurch nachgeschaltete (downstream) Signalwege sowie den Eintritt in den Zellzyklus, aber auch die Genexpression reguliert. Infolgedessen können die Aktivität spleißregulatorischer Faktoren sowie die Spleißmuster von mRNAs verändert werden, wie zum Beispiel bei der alternativ gespleißten SHIP1-Isoform SIP110, die eine T-Zell-inhibitorische Aktivität zeigt. Um alternativ gespleißte (AS) und differentiell regulierte (RG) Transkripte in T-Zellen infolge von PI3K-Inhibition zu erfassen, wurde ein Human Exon 1.0 ST Array an RNA-Proben von humanen T-Zellen, 24 h stimuliert und stimuliert/ PI3K-inhibiert, durchgeführt. Durch die Anwendung geeigneter bioinformatischer Algorithmen konnten spezifisch in PI3K-inhibierten Zellen angereicherte Transkripte nachgewiesen und in die Kategorien AS (2192 Gene) und RG (619 Gene) eingeteilt werden. Ausgewählte Gene wurde mittels RT-PCR und qPCR validiert, gefolgt von der funktionellen Annotation beider Genlisten. AS Gene konnten verstärkt in ECM-Rezeptor Interaktionen, fokaler Adhäsion, Proliferation, Zytoskelettorganisation und Tumorsignalwegen gefunden werden, während RG Gene eher in der DNA-Replikation, DNA-Reparatur und Stressantwort vertreten waren. Gene beider Gruppen konnten auf Signalwege bezogen werden, die essentiell für den TCR-Signalweg, die Zytoskelettdynamik und den Zellzykluseintritt waren. Das stützt die Annahme, dass die Außerkraftsetzung der PI3K-Schüsselprozesse der T-Zell-Aktivierung sowohl auf der Ebene der RG als auch der AS Gene wirkt. Über die Ingenuity Pathway Analyse konnten wir unsere Genlisten mit Genen vergleichen, die bereits auf solche Schlüsselprozesse und die Viabilität bezogen werden können. In der Überschneidung wurden z.B. die AS GTP-Austauschfaktoren Vav1 und Vav3 gefunden, die für die Übersetzung extrazellulärer Signale in Zytoskelettdynamik, Proteinphosphatasen und Adapter von Bedeutung sind.
Ausgewählte Gene (AS - FBXO6 und LAT2, RG - SLFN5) wurden aus PI3K-arretierten T-Zellen kloniert und deren Effekt auf grundlegende zelluläre Funktionen durch Überexpression in HEK293T-Zellen überprüft. Die Fusionsproteine veränderten weder die Zellviabilität noch die Proliferation dieser Zellen. Über einen auf siRNA basierenden Knockdown wurde überprüft, ob das RG Gene SLFN5 als Suppressor auf die T-Zell-Aktivierung agiert. Der Knockdown in primären T-Zellen zeigte keinen Einfluss auf die Zellviabilität, Proliferation und Polarisation. Jedoch konnte ein signifikanter Effekt auf die T-Zell-Adhärenz auf Fibronektin gezeigt werden, was darauf schließen lässt, dass SLFN5 die T-Zell-Adhärenz negativ reguliert.
Des Weiteren wurde die MV-induzierte Regulation selektierter Gene betrachtet und Unterschiede in der Regulation im Vergleich zur direkten PI3K-Inhibition festgestellt. Ein Grund dafür könnte sein, dass das MV eine Inhibition auf vielen Ebenen induziert, anstelle der alleinigen PI3K-Inhibition.
Abschließend wurde untersucht, ob ausgewählte Gene an der Regulation in verschiedenen T-Zelllinien beteiligt sind und als Tumorsuppressoren agieren könnten. FBXO6 als Regulator der CHK1-Stabilität wurde in den meisten Zelllinien nicht exprimiert. Die Annahme, dass eine Stress-induzierte defekte Ubiquitinierungsmaschinerie an der Resistenz von Tumorzellen auf Chemotherapeutika beteiligt ist, macht FBXO6 zu einem interessanten Kandidaten als Biomarker für Tumorsensitivität gegenüber Krebsmedikamenten. Diese Annahme bedarf jedoch weiterer Untersuchungen.
N2  - The interaction of measles virus (MV) with T cells interferes with the activation of the TCR-signaling by the inhibition of the phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K), leading to the termination of T cell functions and consequently to the regulation of downstream signaling as well as cell cycle entry. PI3K-inhibition also affects the activity of splice regulatory elements and the splicing pattern of mRNAs, as for example the alternatively spliced SHIP1 isoform SIP110 that shows T cell inhibitory activity. To integrate early alternatively spliced (AS) and differentially regulated (RG) transcripts in response to PI3K interference in T cells at a general level, we performed a Human Exon 1.0 ST Array analysis on RNAs isolated from human T cells PI3K-inhibited or not prior to 24h stimulation. Applying suitable bioinformatic algorithms, transcripts detected specifically in PI3K-inhibited cells were assigned to categories defining RG (619 genes) and AS species (2192 genes). A selection of genes was validated by RT-PCR and qPCR followed by functional annotation of both gene lists. AS genes were found to be enriched in ECM-receptor interactions, focal adhesion, proliferation, cytoskeleton organization and tumor signaling, while RG genes were rather related to processes as DNA-replication, DNA-repair and stress response. Some genes that belonged to both groups target pathways essential for TCR-signaling, cytoskeletal dynamics and cell cycle entry, strongly support the notion that PI3K abrogation interferes with key T cell activation processes at the level of differential regulation as well as alternative splicing. Using Ingenuity Pathway Analysis we compared our gene lists to genes already known to specifically relate to key T cell functions and viability. In the overlap we found for example AS GTP-exchange factors Vav1 and Vav3 important for translating extracellular signals into cytoskeletal dynamics, protein phosphatases and adaptors. 
Selected candidate genes (AS - FBXO6 und LAT2, RG - SLFN5) were cloned from PI3K-arrested T cells into the pEGFP-vector and tested by overexpression in HEK293T for their effect on basic cell functions. These fusion proteins did not affect viability and proliferation of these cells. Using siRNA-based knockdown the potential of the RG gene SLFN5 to act as suppressors of key steps in T cell activation was tested. Its knockdown in primary T cells did not affect cell viability, proliferation and polarization. However, T cell adherence on fibronectin was significantly enhanced indicating that SLFN5 negatively regulates T cell adhesion to the ECM.
Additionally we had a look at the MV induced regulation of selected genes and found a difference of the regulation in comparison to direct PI3K-inhibition. A reason for these unexpected results could be that MV induces a multi-level inhibition, rather than PI3K-inhibition only. 
Finally we wanted to find out, if selected genes were also implicated in the regulation of different T cell lines and therefore could act as tumor suppressors. FBXO6, a regulator of CHK1 stability, for example was not expressed in most investigated cell lines. Assuming that a stress-induced defective ubiquitination complex is involved in the resistance of tumor cells to chemotherapeutic agents FBXO6 might be an interesting candidate as biomarker for tumor sensitivity to cancer medication. If some of these differences in regulation are the result of immortalization, corresponding genes could consequently act as tumor suppressor. This issue has to be subject to further research.
KW  - Phosphatidylinositolkinase <Phosphatidylinositol-3-Kinase>
KW  - RNS-Spleißen
KW  - Masern
KW  - T-Lymphozyt
KW  - Exon Array
KW  - SLFN5
KW  - FBXO6
KW  - LAT2
KW  - Funktionelle Annotation
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-103462
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jürges, Christopher Sebastian
T1  - Algorithmic methods for elucidating the transcriptomic landscape of herpesviruses
T1  - Algorithmische Methoden zur Aufklärung der transkriptomischen
Landschaft von Herpesviren
N2  - Transcription describes the process of converting the information contained in DNA into RNA. Although, tremendous progress has been made in recent decades to uncover this complex mechanism, it is still not fully understood. Given the advances and reduction in cost of high-throughput sequencing experiments, more and more data have been generated to help elucidating this complex process. Importantly, these sequencing experiments produce massive amounts of data that are incomprehensible in their raw form for humans. Further, sequencing techniques are not always 100% accurate and are subject to a certain degree of variability and, in special cases, they might introduce technical artifacts. Thus, computational and statistical methods are indispensable to uncover the information buried in these datasets.
In this thesis, I worked with multiple high throughput datasets from herpes simplex virus 1 (HSV-1) and human cytomegalovirus (HCMV) infections. During the last decade, it has became clear that a gene might not have a single, but multiple sites at which transcription initiates. These multiple transcription start sites (TiSS) demonstrated to have regulatory effects on the gene itself depending on which TiSS is used. Specialized experimental approaches were developed to help identify TiSS (TiSS-profiling). In order to facilitate the identification of all potential TiSS that are used for cell type- and condition-specific transcription, I developed the tool iTiSS. By using a new general enrichment-based approach to predict TiSS, iTiSS proved to be applicable in integrated studies and made it less prone to false positives compared to other TiSS-calling tools. Another improvement in recent years was made in metabolic labeling experiments such as SLAM-seq. Here, they removed the time consuming and laborious step of physically separating new from old RNA in the samples. This was achieved by inducing specific nucleotide conversions in newly synthesized RNA that are later visible in the data. Consequently, the separation of new and old RNA is now done computationally and, hence, tools are needed that accurately quantify these fold-changes. My second tool that I developed, called GRAND-SLAM proved to be capable to accomplish this task and outperform competing programs. As both of my tools, iTiSS and GRAND-SLAM are not specifically tailored to my own goals, but could also facilitate the research of other groups in this field, I made them publicly available on GitHub.
I applied my tools to datasets generated in our lab as well as to publicly available data sets from HSV-1 and HCMV, respectively. For HSV-1, I was able to predict and validate TiSS with nucleotide precision using iTiSS. This has lead to the most comprehensive annotation for HSV-1 to date, which now serves as the fundamental basis of any future transcriptomic research on HSV-1. By combining both my tools, I was further able to uncover parts of the highly complex gene kinetics in HCMV and to resolve the limitations caused by the densely packed genome of HCMV.
With the ever-increasing advances in sequencing techniques and their decrease in cost, the amounts of data produced will continue to rise massively in the future. Additionally, more and more specialized omics approaches are appearing, calling for new tools to leverage their full information potential. Consequently, it has become apparent that specialized computational tools such as iTiSS and GRAND-SLAM are needed and will become an essential and indispensable part of the analysis.
N2  - Transkription beschreibt den Prozess des Umwandelns von DNA-Information in RNA- Information. Obwohl in den letzten Jahrzehnten enorme Fortschritte bei der Aufdeckung dieses komplexen Mechanismus erzielt wurden, ist dieser Prozess bis heute noch nicht vollends verstanden. Mit den Fortschritten und der Kostensenkung bei den Hochdurchsatzexperimenten wurden immer mehr Daten gewonnen, die zur Aufklärung dieses komplexen Prozesses beitragen. Diese Sequenzierungsexperimente erzeugen allerdings riesige Datenmengen, welche in ihrer Rohform für den Menschen unverständlich sind. Darüber hinaus sind Sequenzierungstechniken nicht immer zu 100% genau und unterliegen einer gewissen Variabilität. In besonderen Fällen können sie sogar technische Artefakte enthalten. Daher sind computergestützte und statistische Methoden unerlässlich, um die in diesen Datensätzen verborgenen Informationen aufzudecken.
In dieser Arbeit habe ich mit mehreren Hochdurchsatzdatensätzen von Herpes Simplex Virus 1 (HSV-1) und Humanem Cytomegalovirus (HCMV) gearbeitet. In den letzten Jahrzehnten wurde deutlich, dass ein Gen möglicherweise nicht nur eine einzige, sondern mehrere Transkriptionsstartpunkte (TiSS) besitzt. Diese multiplen TiSS haben nachweislich regulatorische Auswirkungen auf das Gen selbst, je nachdem, welche TiSS verwendet wird. Nachfolgend wurden demnach spezielle experimentelle Ans ̈atze entwickelt, um TiSS zu identifizieren (TiSS-Profiling). Um die Identifizierung aller potenziellen TiSS zu erleichtern, die für die zelltyp- und zustandsspezifische Transkription verwendet werden, habe ich das Programm iTiSS entwickelt. Durch die Verwendung eines neuen, auf allgemeiner Anreicherung basierenden Ansatzes zur Vorhersage von TiSS erwies sich iTiSS in integrier- ten Studien als anwendbar und war im Vergleich zu anderen TiSS-Erkennungsprogrammen weniger anfällig für falsch positive Ergebnisse. Eine weitere Verbesserung in jüngster Zeit wurde bei metabolischen Markierungsexperimenten wie SLAM-seq erzielt. Hier wurde der zeitaufwändige und mühsame Schritt der physischen Trennung von neuer und alter RNA in den Proben entfernt. Dies wurde erreicht, indem spezifische Nukleotidumwandlungen in neu synthetisierter RNA induziert wurden, die später in den Daten sichtbar sind. Da- her wird die Trennung von neuer und alter RNA jetzt per Computer vorgenommen. Dies benötigt daraufhin nun aber neue Programme, welche in der Lage sind diese Werte genau zu quantifizieren. Mein zweites von mir entwickeltes Tool namens GRAND-SLAM hat sich als fähig erwiesen, diese Aufgabe zu erfüllen und übertraf konkurrierende Programme. Da meine beiden Tools, iTiSS und GRAND-SLAM, nicht speziell auf meine eigenen Ziele zugeschnitten sind, sondern auch die Forschung anderer Gruppen in diesem Bereich erleichtern könnten, habe ich sie auf GitHub öffentlich zugänglich gemacht.
Ich habe meine Tools auf Datensätze angewandt, die in unserem Labor erzeugt wurden, sowie auf öffentlich verfügbare Datensätze von HSV-1 bzw. HCMV. Fu ̈r HSV-1 konnte ich mit iTiSS TiSS mit Nukleotidpräzision vorhersagen und validieren. Dies hat zu der bisher umfassendsten Annotation für HSV-1 geführt, die nun als grundlegende Basis für jede zukünftige transkriptomische Forschung zu HSV-1 dient. Durch die Kombination meiner beiden Programme konnte ich außerdem Teile der hochkomplexen Genkinetik von HCMV aufdecken und die durch das dicht gepackte Genom von HCMV verursachten Einschränkungen überwinden.
Mit den zunehmenden Fortschritten bei den Sequenzierungstechniken und den sinkenden Kosten wird die Menge der produzierten Daten in Zukunft weiter massiv ansteigen. Darüber hinaus gibt es immer mehr spezialisierte ”Omics”-Ansätze, die neue Programme erfordern, um ihr Informationspotenzial vollständig auszuschöpfen. Folglich ist es offensichtlich geworden, dass spezialisierte Computerprogramme wie iTiSS und GRAND-SLAM benötigt werden und zu einem wesentlichen und unverzichtbaren Teil der Analyse werden.
KW  - Herpesviren
KW  - Herpesviruses
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-272825
ER  - 
TY  - THES
A1  - Pilgram, Lisa
T1  - Produktion und pathophysiologische Bedeutung von Sphingosin-1-Phosphat in humanen dendritischen Zellen
T1  - Production and pathophysiological significance of sphingosine-1-phosphate in human dendritic cells
N2  - Dendritische Zellen (DCs) sind als Zielzellen des MV für dessen Pathogenese von zentraler Bedeutung und fördern sowohl Dissemination und Transmission des Virus. Auf zellulärer Ebene findet sich eine Modulation des Sphingolipidmetabolismus in MV-infizierten DC-Kulturen. S1P selbst ist ein bioaktives Sphingolipid, das über auto- und parakrine S1P-Rezeptorstimulation Funktion, Migration und Positionierung von Immunzellen, aber auch als intrazellulärer Botenstoff Calcium-Haushalt, Apoptose und Proliferation reguliert. Über die an der Vermittlung der intrazellulären S1P-Effekte beteiligten Strukturen ist bisher weniger bekannt und der S1P-Metabolismus einzelner Zellen trotz Kompartiment-abhängiger Schwankungen der S1P-Konzentrationen kaum adressiert. Für murine DCs konnte eine kontinuierliche S1P-Produktion und  Sekretion nachgewiesen werden. Ob dies auch auf humane DCs zutrifft und pathophysiologisch im Rahmen einer MV-Infektion moduliert wird, ist bisher nicht bekannt. In dieser Arbeit wurde das Vorkommen S1Ps sowie dessen Metabolismus in humanen DCs quantitativ erfasst, und der Einfluss inflammatorischer, bakterieller und viraler (MV) Stimuli einbezogen. In Anbetracht der bekannten chemoattraktiven Potenz wurde nachfolgend der Beitrag S1Ps für die DC-induzierte T-Zellmigration untersucht. 
Es konnte gezeigt werden, dass beide SphK Isoenzyme und auch die irreversibel degradierende SPL in humanen unreifen DCs (iDCs) auf mRNA-Ebene exprimiert werden. S1P konnte intrazellulär nachgewiesen werden, eine mit Erythroyzten vergleichbare Speicherkapazität ist nicht anzunehmen. Unter bakteriell oder inflammatorisch vermittelter Ausreifung (mDCs) wurde eine Reduktion des S1P Gehalts in DCs beobachtet. Abweichend davon behielten insbesondere stark MV infizierte DC-Kulturen die hohen S1P-Spiegel unreifer DCs bei, was möglicherweise neben der modulierten Chemokinsynthese und Oberflächenexpression ko-stimulatorischer Moleküle einen weiteren Parameter ihrer inkompletten Reifung nach MV Infektion reflektiert. Da die Veränderungen zwischen MV-infizierten DCs und mDCs nur für S1P, nicht aber für andere Sphingolipidmetaboliten messbar waren, liegt ihnen wohl eine Regulation der Sphingosinkinasen oder S1P degradierender Enzyme zugrunde. Bei unveränderter Akkumulation der hierfür spezifischen mRNAs müsste dies auf Ebene der Translation, Stabilität oder Aktivität der Enzyme beruhen. 
Die indirekte Messung des extrazellulären S1Ps anhand der gegenläufigen S1P1-Dichte ließ vermuten, dass in DCs synthetisiertes S1P extrazellulär wirken konnte. Es kann dabei autokrin auf DCs wirken, beispielsweise deren Motilität oder Genexpression regulieren, ist aber auch Voraussetzung zum Aufbau eines S1P-Gradienten und damit parakriner Regulation lymphozytärer Migrationsvorgänge. Einen Beitrag S1Ps zur mDCs-induzierten T Zellchemotaxis konnte durch die erhobenen Daten mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden. Bezüglich der durch iDCs oder MV infizierte DCs induzierten T Zellchemotaxis konnte aufgrund experimenteller Limitationen keine abschließende Aussage zur Beteiligung S1Ps getroffen werden. Die T-Zellmigration auf DCs erwies sich im 2 D-System als gerichtete Bewegung. Weder Ausreifung noch MV-Infektion der DCs hatten Auswirkungen auf die Quantität der T-Zellmigration. Differentielle Expressionsmuster von Chemokinen in iDCs, mDCs und MV infizierten DCs sind jedoch bekannt und legen Variationen der Subset-Komposition innerhalb der migrierenden T Zellen nahe. Diese sollten gezielt in nachfolgenden Arbeiten untersucht werden. 
Zusammenfassend weist die vorliegende Arbeit eine kontinuierliche Synthese S1Ps in DCs mit Stimulus-abhängiger Fluktuation nach. Eine MV Infektion löst dabei einen zu inflammatorischen und bakteriellen Stimuli divergenten Effekt auf den S1P-Gehalt aus mit möglichen pathophysiologischen Konsequenzen. Eine Modulation der T Zellchemotaxis und damit der DC-T-Zell-Interaktion wäre im Rahmen inflammatorischer, bakterieller oder viraler Szenarien denkbar. Unter inflammatorischen und bakteriellen Bedingungen trug S1P jedoch nicht zur T-Zellchemotaxis bei, für MV blieb dies unklar. Dahingegen zeigten weitere Experimente der Arbeitsgruppe einen autokrin vermittelten Beitrag des intrazellulär produzierten S1Ps zur Migration MV-infizierter DCs im respiratorischen Epithel und identifizierten damit einen bisher unbekannten Einflussfaktor einer erfolgreichen MV-Transmission.
N2  - As target for measles virus (MV) infection, dendritic cells (DCs) are central in MV pathogenesis also including viral dissemination and transmission. In this context, changes in sphingolipid metabolism and function of MV-infected DCs are described. Sphingosin-1-Phosphat (S1P) as a potent bioactive sphingolipid has pleiotropic functions in immunological processes. It regulates immune cell trafficking via autocrine or paracrine secretion and calcium homeostasis, apoptosis and proliferation via so far poorly defined intracellular signaling. Though compartment dependent S1P variations have been described, cell specific S1P metabolism remains mostly unclear. Little information is available in this regard for human DCs, especially under inflammatory, bacterial and viral (MV) conditions, while murine DCs were identified to continuously produce and secrete S1P.
In this study, the S1P pool in human DCs, its metabolism as well as its fluctuation in maturation and MV-infection were investigated. Considering its function as a chemoattractant, resulting consequences in T cell chemotaxis induced by DCs were addressed.
Sphingosinkinases (SphK1, SphK2), which generate, and S1P-Lyase (SPL), which irreversibly degrades S1P, were found to be expressed at the mRNA level in human immature DCs. Intracellular S1P was readily detected in immature DCs (iDCs), though they are unlikely to serve as S1P sores as described for erythrocytes. S1P concentrations decreased upon maturation triggered by cytokines (TNF α) or bacterial components (LPS). In contrast, S1P levels corresponding to those measured in iDCs were retained in MV-infected DC culture. In addition to the modulation of chemokine synthesis and surface expression of co-stimulatory molecules, retention of S1P levels may also reflect incomplete DC maturation induced by this virus. As fluctuations of the sphingolipid pool between maturing (mDCs) and infected DCs only affected levels of S1P but not its precursors, differential regulation of sphingosine kinases or degrading enzymes are most likely important in elevated S1P levels. As accumulation of mRNAs specific for SphK1, SphK2 and SPL was unaffected in MV-infected DC-cultures, regulation of the enzymes at translational, stability and/or activity level are likely to be operative. 
Due to its S1P dependent internalization, S1P1 serves as a surrogate marker of extracellular S1P level. The decreased intracellular S1P concentrations in mDCs were paralleled by upregulated S1P1 expression making decreased S1P secretion likely. In MV infected DC culture secretion seems to be maintained at a level comparable to iDCs. Presuming continuous secretion of S1P, the detected S1P in DCs might contribute to S1P gradients among and within tissues, thus regulating lymphocyte migration. Findings obtained within this work do not support a role of S1P in T cell chemotaxis induced by mDCs. Experimental limitations precluded a final statement on a potential role of S1P in T cell chemotaxis induced by iDCs or MV-infected DCs. T cell chemotaxis induced by mDCs was highly directional in a two-dimensional system. At an overall quantitative basis, T cell chemotaxis induced by iDCs, mDCs or MV-infected DCs did not differ. As DCs are known to vary their chemokine expression depending on their differentiation status, it is, however, quite possible that the subset composition of the migrating T cell compartment differs; which has not been directly addressed in this work. 
Altogether, this work revealed continuous production of S1P by human DCs with differentiation-dependent fluctuations. While intracellular S1P pools decreased with maturation induced by inflammatory conditions or LPS, these were fully retained upon MV infection. At a functional level, effects on T cell chemotaxis followed by differential interaction with DCs might be of pathogenetic advantage in inflammatory, bacterial or viral settings. However, S1P did not take part in T cell attraction by mDCs. Its contribution to T cell chemotaxis induced by MV infected DCs remains unsettled. However, further experiments in this research group revealed its importance in promoting migration in MV infected DCs by autocrine signaling, thus enabling efficient virus transmission.
KW  - Dendritische Zelle
KW  - Sphingolipide
KW  - Chemotaxis
KW  - Entzündung
KW  - Masernvirus
KW  - Sphingosin-1-Phosphat
KW  - T-Zellmigration
KW  - sphingosine-1-phosphate
KW  - T-cell migration
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-210214
ER  - 
TY  - THES
A1  - Derakhshani, Shaghayegh
T1  - Measles virus infection enhances dendritic cell migration in a 3D environment
T1  - Die Masernvirusinfektion verstärkt die Migration dendritischer Zellen in einer 3D-Umgebung
N2  - The respiratory system is amongst the most important compartments in the human body. Due to its connection to the external environment, it is one of the most common portals of pathogen entry. Airborne pathogens like measles virus (MV) carried in liquid droplets exhaled from the infected individuals via a cough or sneeze enter the body from the upper respiratory tract and travel down to the lower respiratory tract and reach the alveoli. There, pathogens are captured by the resident dendritic cells (DCs) or macrophages and brought to the lymph node where immune responses or, as in case of MV, dissemination via the hematopoietic cell compartment are initiated. Basic mechanisms governing MV exit from the respiratory tract, especially virus transmission from infected immune cells to the epithelial cells have not been fully addressed before. Considering the importance of these factors in the viral spread, a complex close-to-in-vivo 3D human respiratory tract model was generated. This model was established using de-cellularized porcine intestine tissue as a biological scaffold and H358 cells as targets for infection. The scaffold was embedded with fibroblast cells, and later on, an endothelial cell layer seeded at the basolateral side. This provided an environment resembling the respiratory tract where MV infected DCs had to transmigrate through the collagen scaffold and transmit the virus to epithelial cells in a Nectin-4 dependent manner. For viral transmission, the access of infected DCs to the recipient epithelial cells is an essential prerequisite and therefore, this important factor which is reflected by cell migration was analyzed in this 3D system.
The enhanced motility of specifically MV-infected DCs in the 3D models was observed, which occurred independently of factors released from the other cell types in the models. Enhanced motility of infected DCs in 3D collagen matrices suggested infection-induced cytoskeletal remodeling, as also verified by detection of cytoskeletal polarization, uropod formation. This enforced migration was sensitive to ROCK inhibition revealing that MV infection induces an amoeboid migration mode in DCs. In support of this, the formation of podosome structures and filopodia, as well as their activity, were reduced in infected DCs and retained in their uninfected siblings. Differential migration modes of uninfected and infected DCs did not cause differential maturation, which was found to be identical for both populations. As an underlying mechanism driving this enforced migration, the role of sphingosine kinase (SphK) and sphingosine-1-phosphate (S1P) was studied in MV-exposed cultures. It was shown in this thesis that MV-infection increased S1P production, and this was identified as a contributing factor as inhibition sphingosine kinase activity abolished enforced migration of MV-infected DCs. These findings revealed that MV infection induces a fast push-and-squeeze amoeboid mode of migration, which is supported by SphK/S1P axis. However, this push-and-squeeze amoeboid migration mode did not prevent the transendothelial migration of MV-infected DCs.
Altogether, this 3D system has been proven to be a suitable model to study specific parameters of mechanisms involved in infections in an in vivo-like conditions.
N2  - Die respiratorische System ist ein wesentlicher physiologischer Bestandteil. Durch die direkte und konstante Verbindung der Atemwege mit der äußeren Umgebung sind sie einer der häufigsten Pfade für den Eintritt von Krankheitserregern in den Körper. Luftübertragene Krankheitserreger wie das Masern-Virus (MV), das in Flüssigkeitströpfchen mitgeführt und von Patienten durch Husten oder Niesen ausgeatmet wird, können über die oberen Atemwege in den Körper gelangen und sich bis in die unteren Atemwege und bis zu den Alveolen ausbreiten. Dort werden diese Krankheitserreger von den dort residenten dendritischen Zellen (DC) oder Makrophagen erworben und zu sekundären lymphatischen Organen transportiert, in denen sowohl virus-spezifische Immunantworten, aber auch – wie im Falle von MV – die hämatogene Dissemination initiiert wird.  Der Austrittsmechanismus des MV aus den Atemwegen, insbesondere dessen Übertragung von infizierten Immunzellen auf die Epithelzellen und die Faktoren, die diesen Ablauf bestimmen, wurden jedoch bisher unzureichend untersucht. In Anbetracht der Bedeutung dieser Faktoren für die Virusausbreitung wurde ein komplexes, realitätsnahes in-vivo 3D-Modell der menschlichen Atemwege erstellt. Dieses Modell wurde unter Verwendung von de-zellularisiertem Schweinedarmgewebe als biologischem Gerüst und H358 Epithelzellen als Empfänger etabliert. Dieses Grundgerüst wurde mit Fibroblastenzellen eingebettet.  Später wurde auf der basolateralen Seite der Modelle eine Endothelzellschicht eingebracht, um eine Umgebung zu schaffen, die der der Atemwege ähnelt. Somit mussten die Virus-Donoren, MV-infizierte DC durch das Kollagengerüst wandern und das Virus auf Epithelzellen in einer Nektin-4 abhängigen Weise übertragen. Für die Virusübertragung ist der Zugang infizierter DC zu den Empfänger-Epithelzellen eine wesentliche Voraussetzung, weshalb dieser wichtige Faktor, der sich in der Zellmigration widerspiegelt, in diesem 3D-System analysiert wurde.
Eine erhöhte Beweglichkeit spezifisch MV-infizierter DCs wurde in den 3D-Modellen beobachtet. Dies erwies sich als unabhängig von löslichen Faktoren der anderen Zelltypen in den Modellen. Erhöhte Beweglichkeit infizierten DCs wurde auch in 3D-Kollagenmatrizes gesehen, was auf einen infektionsvermittelten zytoskelettalen Umbau hindeutete, der auch anhand von Zytoskelettpolarisation und Uropodbildung bestätigt wurde. Die MV-Infektion induzierte einen schnellen amöboiden Migrationsmodus in den DCs, der sich als sensitiv gegenüber ROCK-Hemmung erwies. Im Gegensatz zu uninfizierten DCs gleichen Reifungsstadiums waren in infizierten DCs  Podosomenstrukturen und Filopodien sowie deren Aktivität stark reduziert. Als potentiell zur verstärkten Motilität infizierter DCs beitragender Faktor wurde die Rolle der Sphingosinkinase (SphK) und des Sphingosin-1-phosphats (S1P) in MV-exponierten Kulturen untersucht. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass die S1P-Produktion durch eine MV-Infektion erhöht wurde, und in der Tat zur für infizierte DCs beobachteten erhöhten Geschwindigkeit beitrug, da diese sensitiv gegenüber  Hemmung der Sphingosinkinase-Aktivität war. Diese Ergebnisse zeigen, dass die MV-Infektion einen schnellen amöboid-artigen Migrationsmodus induziert, der von der SphK/S1P-Achse unterstützt wird. Dieser Push-and-Squeeze-Amoeboid-Migrationsmodus verhinderte jedoch nicht die transendotheliale Migration von MV-infizierten DCs.
Insgesamt hat sich dieses 3D-System als geeignetes Modell erwiesen, um die spezifische Parameter von Mechanismen von Infektionen in einem in-vivo-ähnlichen Zustand zu untersuchen.
KW  - Dendritische Zelle
KW  - Zell Migration
KW  - Masern-Virus
KW  - 3D-Modell
KW  - Sphingosine-1-phosphats
KW  - Dendritic cell
KW  - Cell migration
KW  - Measles virus
KW  - 3D tissue model
KW  - Tissue engineering
KW  - Sphingosine-1-phosphate
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-189182
ER  - 
TY  - THES
A1  - Krones, David
T1  - The Role of Acid Sphingomyelinase in \(Staphylococcus\) \(aureus\) Infection of Endothelial Cells
T1  - Die Rolle der sauren Sphingomyelinase bei \(Staphylococcus\) \(aureus\) Infektionen von Endothelzellen
N2  - Staphylococcus aureus is a human bacterial pathogen responsible for a variety of diseases including bacterial pneumonia and sepsis. Recent studies provided an explanation, how S. aureus and its exotoxins contribute to the degradation of endothelial junction proteins and damage lung tissue [4]. Previous findings were indicating an involvement of acid sphingomyelinase (ASM) activity in cell barrier degradation [5]. In the presented study the impact of singular virulence factors, such as staphylococcal α-toxin, on in vitro cell barrier integrity as well as their ability to elicit an activation of ASM were investigated.
Experiments with bacterial supernatants performed on human endothelial cells demonstrated a rapid dissociation after treatment, whereas murine endothelial cells were rather resistant against cell barrier degradation. Furthermore, amongst all tested staphylococcal toxins it was found that only α-toxin had a significant impact on endothelial junction proteins and ASM activity. Ablation of this single toxin was sufficient to protect endothelial cells from cell barrier degradation and activation of ASM was absent.
In this process it was verified, that α-toxin induces a recruitment of intracellular ASM, which is accompanied by rapid and oscillating changes in cytoplasmic Ca2+ concentration and an increased exposure of Lysosomal associated membrane protein 1 (LAMP1) on the cell surface. Recruitment of lysosomal ASM is associated, among other aspects, to plasma membrane repair and was previously described to be involved with distinct pathogens as well as other pore forming toxins (PFT). However, with these findings a novel feature for α-toxin has been revealed, indicating that the staphylococcal PFT is able to elicit a similar process to previously described plasma membrane repair mechanisms. 
Increased exposure and intake of surface membrane markers questioned the involvement of ASM activity in S. aureus internalization by non-professional phagocytes such as endothelial cells. By modifying ASM expression pattern as well as application of inhibitors it was possible to reduce the intracellular bacterial count. Thus, a direct connection between ASM activity and S. aureus infection mechanisms was observed, therefore this study exemplifies how S. aureus is able to exploit the host cell sphingolipid metabolism as well as benefit of it for invasion into non-professional phagocytic cells
N2  - Staphylococcus aureus ist ein bakterieller Erreger, der für eine Vielzahl von Erkrankungen des Menschen verantwortlich ist, darunter bakterielle Lungenentzündung und Sepsis. Neuere Studien konnten einen Ansatz dafür liefern, wie S. aureus und seine Exotoxine zur Degradation von endothelialen Verbindungsproteinen beitragen und das Lungengewebe schädigen.   Weitere Befunde weisen auf eine Beteiligung der sauren Sphingomyelinase (ASM) bei der Degradation der Zellbarriere hin.
In der vorliegenden Studie soll der Einfluss einzelner Virulenzfaktoren, wie z. B. Staphylokokkus α-Toxin, auf die Integrität der Zellbarriere in vitro sowie deren Fähigkeit, eine Aktivierung der ASM hervorzurufen, untersucht werden.Experimente mit bakteriellen Überständen die an humanen Endothelzellen durchgeführt wurden, zeigten eine rasche Dissoziation nach Behandlung, während murine Endothelzellen vorwiegend resistent gegen eine Degradation der Zellbarriere waren. Darüber hinaus wurde unter allen getesteten Staphylokokken-Toxinen festgestellt, dass nur α-Toxin einen signifikanten Einfluss auf endotheliale Verbindungssproteine und ASM-Aktivität hat. Die genetische Ablation des Toxins alleine reichte aus, um Endothelzellen vor einer Degradation der Zellbarriere zu schützen, und die Aktivierung von ASM blieb aus. 
Dabei konnte nachgewiesen werden, dass α-Toxin eine Rekrutierung von intrazellulärem ASM induziert, die mit schnellen oszillierenden Veränderungen der zytoplasmatischen Ca2+-Konzentration und einer erhöhten Exposition von Lysosome associated membrane protein 1 (LAMP1) an der Zelloberfläche einhergeht. Die Rekrutierung lysosomaler ASM ist u.a. mit der Reparatur von Plasmamembran assoziiert und wurde bereits im Zusammenhang mit verschiedenen Pathogenen sowie anderer porenbildende Toxine (PFT) beschrieben. Mit diesen Befunden konnte jedoch eine neue Eigenschaft für α-Toxin beschrieben werden, die darauf hindeutet, dass das Staphylokokken-PFT einen ähnlichen Prozess auslösen kann wie zuvor beschriebene Plasmamembran-Reparaturmechanismen. Die vermehrte Exposition und Aufnahme von Oberflächenmembranmerkmalen stellte die Beteiligung der ASM-Aktivität an der Internalisierung von S. aureus durch nicht-professionelle Phagozyten wie Endothelzellen in Frage. Durch Modifikation des ASM-Expressionsmusters sowie Applikation von Inhibitoren war es möglich, die intrazelluläre Keimzahl zu reduzieren. Somit konnte ein direkter Zusammenhang zwischen ASM-Aktivität und den Infektionsmechanismen von S. aureus beobachtet werden. Diese Studie verdeutlicht somit, wie S. aureus den Sphingolipid-Stoffwechsel der Wirtszelle ausnutzen und für die Invasion in nicht-professionelle phagozytische Zellen nutzen kann
KW  - Staphylococcus aureus
KW  - Endothelzelle
KW  - Endothelial cells
KW  - Acid Sphingomyelinase
KW  - Plasma membrane repair
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-290492
ER  -