TY  - THES
A1  - Lother, Jasmin
T1  - Interaktion dendritischer Zell-Subtypen mit dem human pathogenen Schimmelpilz \(Aspergillus fumigatus\)
T1  - Interaction of dendritic cell subtypes with the human pathogenic mould fungus \(Aspergillus fumigatus\)
N2  - Die invasive Aspergillose (IA) z¨ ahlt zu den seltenen, bei immunsupprimierten Patienten
jedoch mit einer hohen Letalit¨ at verbundenen Infektionskrankheiten. Sie wird, wie alle
Aspergillosen, durch den humanpathogenen Schimmelpilz Aspergillus fumigatus ausgel¨ ost.
Bis heute ist die oft nicht effektive Therapie einer IA mit hohen Nebenwirkungen und
Kosten verbunden. Die Entwicklung von Pathogen-spezifischen Immuntherapien soll durch
die Forschung im Bereich der immunologischen Infektionsbiologie vorangetrieben werden.
Fur neuen Erkenntnisse wird die Interaktion von humanen Immunzellen mit ¨ A. fumigatus
analysiert.
In der vorliegenden Studie wurde mit dendritischen Zellen (DCs) gearbeitet, da diese
Pilzmorphologien von A. fumigatus phagozytieren k¨ onnen und uber Antigenpr ¨ ¨ asentation
das adaptive Immunsystem aktivieren. Es wurden aus humanen Monozyten differenzierte DCs (moDCs) verwendet, mit welchen viele Forschergruppen aufgrund ihrer verfugbar ¨
großen Anzahl arbeiten. Allerdings dauert die Generierung von moDCs funf Tage. Aus ¨
dem peripheren Blut entstammende CD1c-positive myeloide DCs (mDCs) oder CD303-
positive plasmazytoide DCs (pDCs) k¨ onnen dagegen direkt nach der Isolation verwendet
werden. Die beiden DC-Populationen werden aus verschiedenen Vorl¨ auferzellen des h¨ amatopoetischen Systems im Knochenmark gebildet. Ihr Ph¨ anotyp und ihre Immunfunktionen
unterscheiden sich untereinander und auch von denen der moDCs.
In Interaktionsstudien konnte analysiert werden, dass die drei verwendeten DC-Subtypen
(moDCs, mDCs, pDCs) unterschiedlich auf A. fumigatus reagieren. moDCs und mDCs reiften in direktem Kontakt zu Aspergillus, sie sekretierten ein relativ ¨ ahnliches Zytokinprofil
und exprimierten die bekannten Aspergillus-Rezeptoren Dectin-1, TLR2 und TLR4. Im
Kontrast dazu verblieben pDCs trotz Aspergillus-Kontakt unreif und sekretierten nahezu
keine Zytokine. Da moDCs und mDCs eine Immunreaktion auf den Pilz zeigten, wurden
sie mit verschiedenen Aspergillus-Antigenen beladen und n¨ aher untersucht.
Bevor verschiedene Aspergillus-Antigene zur Beladung der DCs eingesetzt werden konnten, wurden diese analysiert und aufgereinigt. Hierfur wurde ein routinierter Arbeitsprozess ¨
etabliert. Zwei der vier verfugbaren Proteinantigene waren mit Endotoxin kontaminiert. ¨
Da schon geringe Mengen an Endotoxinen auf DCs einen stimulatorischen Effekt ausubten, ¨
wurden die Proteine mittels Affinit¨ atschromatografie von den verunreinigenden Endotoxinen befreit.
In den Stimulationsexperimenten wirkten die beiden Proteinantigene CcpA und SHMT
immunogen auf moDCs und mDCs. CcpA induzierte eine st¨ arkere Maturierung und Zytokinfreisetzung als SHMT. Auff¨ allig war, dass mDCs im Vergleich zu moDCs die Expression
von MHC Klasse II st¨ arker erh¨ ohten und mehr IL18 freisetzten. Die mit CcpA oder SHMT
beladenen moDCs und mDCs aktivierten autologe T-Zellen zur IFNg Sekretion und zur
Proliferation. Zudem wurden durch die beiden Proteine Aspergillus-spezifische, CD154-
positive T-Zellen induziert. Diese Aspergillus-spezifische Immunogenit¨ at von CcpA und
SHMT macht die beiden Proteine zu interessanten Kandidaten fur einen Vakzinierungs- ¨
Cocktail einer DC-Immuntherapie. Aspergillus Lysat induzierte als weiteres Antigen eine
T-Zell Immunantwort mit CD154-positiven T-Zellen. Zudem war die Proliferation und
IFNg Sekretion von T-Zellen induziert, obwohl moDCs und mDCs nicht reiften und nur
wenige Zytokine sekretierten. Die beiden Aspergillus-Proteine CpcB und fg-gap induzierten die Reifung und Zytokinsekretion von moDCs und mDCs nicht. Demzufolge sind CpcB
und fg-gap fur eine DC-Immuntherapie nicht empfehlenswert. ¨
Ein Vakzinierungs-Cocktail enth¨ alt in der Regel Adjuvantien, welche die Immunreaktion
verst¨ arken. Adjuvante Effekte auf moDCs konnten die getesteten Aspergillus-RezeptorLiganden Zymosan, Pam3CSK4, LPS ultrapur und R848 ausl¨ osen. Hyalurons¨ aure konnte keine Verbesserung der Reifung oder Vitalit¨ at von moDCs und mDCs bewirken. Die
Antigen-bedingte Reifung der DCs fur n ¨ ¨ otige Restimulationen w¨ ahrend der Therapie konnte mittels einer tiefgekuhlten Lagerung in CryoStor Einfriermedium stabil beibehalten ¨
werden.
Die beiden immunogenen Aspergillus-Proteine, die adjuvanten Rezeptor-Agonisten und
die stabile Lagerung in CryoStor k¨ onnen als elementare Grundsteine fur einen Vakzinierungs- ¨
Cocktail einer anti-fungalen DC-Immuntherapie mit moDCs oder mDCs angesehen werden.
N2  - Invasive aspergillosis (IA) is one of the rare infectious diseases associated with a high
mortality rate that occurs in immunocompromised patients. Like all aspergillosis, it is caused by 
the human pathogenic fungus Aspergillus fumigatus. No effective therapy of IA is known to date and 
the current therapy is associated with high side effects and costs. More in-depth research is 
needed in the field of immunological infection biology, such as the interactions of human immune 
cells with A. fumigatus, for the development of pathogen-specific  immunotherapies.
In the present study dendritic cells (DCs) are investigated due to their ability to phago- cytose 
fungal morphologies of A. fumigatus and activate the adaptive immune system via antigen 
presentation. Monocytes which differentiate into DCs (moDCs) are used by many research groups due 
to their large numbers; however, their total generation time lasts five days. CD1c-positive myeloid 
DCs (mDCs) and CD303-positive plasmacytoid DCs (pDCs) found in the peripheral blood can be used 
directly after isolation. The two DC populations are formed from different precursor cells of the 
hematopoietic system in the bone marrow and therefore their phenotype and immune functions differ 
from each other and also from
those of moDCs. ...
KW  - Dendritische Zellen
KW  - Aspergillus
KW  - Untertyp
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-140940
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schedler, Anette
T1  - Analyse von Wirt-Pathogen-Interaktionen zur Untersuchung des Einflusses von \(Aspergillus\) \(fumigatus\) auf die Hämostase
T1  - Analysis of host-pathogen interactions to investigate the influence of \(Aspergillus\) \(fumigatus\) on haemostasis
N2  - Als Hämostase bezeichnet man die Gesamtheit der Reaktionen, die zu einer effektiven Blutgerinnung beitragen. Sie lässt sich in die primäre (thrombozytäre) Hämostase, in die sekundäre (plasmatische) Hämostase und in das Fibrinolysesystem einteilen. Thrombozyten, oder auch Plättchen genannt, spielen hierbei eine entscheidende Rolle. Sie binden an die durch eine Verletzung einer Blutgefäßwand freigelegten Faktoren, werden so aktiviert und aggregieren mit weiteren Thrombozyten, wodurch ein Thrombus entsteht, der die Verletzung verschließt. Zudem besitzen Thrombozyten Immunokompetenz und können mit anderen Immunzellen interagieren, über Rezeptoren Pathogene erkennen und sie direkt angreifen. Einer dieser Pathogene ist der opportunistische Pilz Aspergillus fumigatus. Dieser bildet im Verlauf seines Lebenszyklus 2,5 -3 µm kleine Konidien aus, die mit dem Wind verbreitet werden und bis tief in die Alveolen der menschlichen Lunge eingeatmet werden können. Während diese Konidien im gesunden Menschen durch das Immunsystem und andere Abwehrmechanismen eliminiert werden, können sie im immunsupprimierten Patienten, z. B. bei Patienten nach einer hämatopoietischen Stammzelltransplantation, auskeimen und verschiedene Krankheiten, sogenannte Aspergillosen, auslösen mit der Invasiven Aspergillose (IA) als schwerwiegendste Form. Diese ist assoziiert mit Gewebezerstörungen, Blutungen und Thrombenbildung am Ort der Infektion. Diese Komplikationen könnten auf einer überhöhten Immunantwort des Wirtes, auf dem mechanischen Eindringen des Pilzes in das Gewebe und die Blutgefäße oder auf einer Änderung der lokalen Hämostase durch sezernierte hydrolytische Enzyme (Proteasen) oder Sekundärmetabolite von A. fumigatus beruhen. 
Um diese Änderung der Hämostase im Verlauf einer IA zu analysieren, wurde der Einfluss von Morphologien (Konidien, geschwollene Konidien, Keimschläuche und Hyphen), deren Überstände, sowie von proteolytisch aktivem Überstand und von verschiedenen Sekundärmetaboliten von A. fumigatus auf die sekundäre Hämostase und die Aggregation und Aktivität von humanen Thrombozyten untersucht. Bei der Analyse der sekundären Hämostase konnte für keinen dieser eingesetzten Effektoren ein Einfluss festgestellt werden. Bei der Analyse der primären Hämostase und dem Einsatz von Morphologien und ihrer Überstände konnte für Hyphen und ihren ankonzentrierten Überstand eine aggregationssteigernde Wirkung auf Thrombozyten beobachtet werden, die möglicherweise auf Bestandteile der Zellwand von A. fumigatus, wie z. B. β-Galactosaminogalactan (GAG) zurückzuführen ist. Proteolytisch aktiver Überstand führte zu einer Aktivierung der Thrombozyten, die zum Teil auf die PrtT-abhängige proteolytische Spaltung und damit die Aktivierung der Thrombinrezeptoren PAR1 und/oder PAR4 auf der Thrombozytenoberfläche, zum Teil aber auch auf GAG zurückzuführen sein kann. Von den hier verwendeten Mykotoxinen Gliotoxin, Fumagillin, Citrinin, Verruculogen und Deoxynivalenol konnte für Gliotoxin ein negativer Einfluss auf die Thrombozytenaktivität nachgewiesen werden. Dieses Toxin inhibierte die Aggregation und die Aktivität der Thrombozyten, möglicherweise durch die Bildung von Disulfid-Brückenbindungen oder auch durch die Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies. Zudem wurde im Verlauf dieser Arbeit eine direkte Interaktion von Gliotoxin mit den ADP-Rezeptoren P2Y1 und P2Y12 sowie mit dem Integrin αIIbβ3 postuliert, die so zwar nicht bestätigt, aber auch nicht vollständig wiederlegt werden konnte.
Die hier dargestellten Ergebnisse zeigen deutlich zwei Wirkungen von A. fumigatus auf humane Thrombozyten: zum einen eine Aktivierung oder auch verstärkte Aggregation durch sezernierte Proteasen oder Zellwandbestandteile, zum anderen eine Hemmung durch Gliotoxin, was die bei einer IA beobachtete Thrombenbildung sowie die Blutungen erklären kann. Die Interaktion der aktivierten Thrombozyten mit den Zellen des Immunsystems sowie die zytotoxischen Eigenschaften von Gliotoxin könnten zudem für die beobachtete Gewebezerstörung verantwortlich sein. Dennoch ist weitere Forschung in diesem Gebiet unabdingbar, um die pathophysiologische Änderung der lokalen Hämostase durch A. fumigatus und seine Wirkung auf humane Thrombozyten besser zu verstehen und so eine schnellere Erkennung und Behandlung von Aspergillosen zu ermöglichen.
N2  - The term haemostasis summarises the reactions that contribute to stop bleeding effectively. It can be divided into primary (thrombotic) haemostasis, secondary (plasmatic) haemostasis and fibrinolysis. Hereby platelets play an important role. Upon vascular injury platelets bind to released factors, get activated and aggregate with other platelets thereby forming a thrombus that seals the injury. Additionally, platelets possess immunocompetence: they can interact with other cells of the immune system, are able to recognise pathogens via receptors and to attack pathogens directly. One of those pathogens is the opportunistic fungus Aspergillus fumigatus. During its life cycle A. fumigatus produces 2.5 – 3 µm small conidia that are distributed by the air and that can be inhaled deep into the alveoli of the human lung. In healthy humans these conidia are eliminated by the immune system as well as other defence mechanisms. In the immunocompromised patient, e. g. patients that had a hematopoietic stem cell transplantation, the conidia can germinate and cause different diseases, named aspergilloses, with Invasive Aspergillosis (IA) as the most severe form. It is associated with tissue damages, bleedings and thrombus formations at the site of infection. These complications could be due to an over exaggerated immune response, to the mechanical infiltration into the tissue and the blood vessel by the fungus or to an alteration of the local haemostasis caused by secreted hydrolytic enzymes (proteases) or secondary metabolites of A. fumigatus. 
To characterise the alterations of the local haemostasis during an IA, the effect of different morphologies (conidia, swollen conidia, germ tubes and hyphae), their supernatants, as well as proteolytic active supernatant and secondary metabolites of A. fumigatus on the secondary haemostasis and the activity of human platelets was investigated. During the course of the analysis of the secondary haemostasis no influence of these effectors could be observed. In the course of the investigation of the effects of A. fumigatus on primary haemostasis using different morphologies and their supernatants, hyphae and their concentrated supernatant induced an increase of platelet aggregation. This increase might be caused by components of the cell wall of A. fumigatus, e. g. by β-Galactosaminogalactan (GAG). Proteolytic active supernatant led to an activation of thrombocytes which might be in part due to a PrtT-dependent cleavage and thereby activation of the thrombin-receptors PAR1 and/or PAR4 at the platelet surface as well as in part due to GAG. Of the secondary metabolites used (gliotoxin, fumagillin, citrinin, verruculogen and deoxynivalenol) a negative influence on the activity of the thrombocytes by gliotoxin could be observed. This toxin inhibited the aggregation and activation of thrombocytes maybe by the building of mixed disulphide bridges or by the formation of reactive oxygen species as well. Moreover a direct interaction of gliotoxin with the ADP-receptors P2Y1 and P2Y12 as well as with the integrin αIIbβ3 was postulated in the course of this study. This interaction could not be confirmed but also not disproved completely. 
The results presented here clearly show two effects of A. fumigatus on human thrombocytes: on one hand the activation or increased aggregation caused by secreted proteases or components of the cell wall, on the other hand the inhibition caused by gliotoxin. Those two effects might explain the bleedings and thrombus formations observed during an IA. The interaction of the activated platelets with immune cells as well as the cytotoxic properties of gliotoxin could be responsible for the tissue damages observed. Nevertheless further investigations are needed for a better understanding of the pathophysiological alteration of the local haemostasis by A. fumigatus and its influence on human thrombocytes to enable a faster identification and treatment of aspergilloses.
KW  - Aspergillus fumigatus
KW  - Aspergillose
KW  - Thrombozyt
KW  - Interaktion
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152512
ER  -