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  - Semmlinger, Anna
T1  - Der Einfluss von Hyperthermie auf die Interaktion humaner dendritischer Zellen mit Aspergillus fumigatus
T1  - The influence of hyperthermia on the interaction of human dendritic cells with Aspergillus fumigatus
N2  - Der Schimmelpilz Aspergillus (A.) fumigatus stellt den häufigsten Erreger der invasiven Aspergillose (IA) dar, die vor allem bei immunsupprimierten Patienten auftritt. Unter den unspezifischen klinischen Symptomen dieser Erkrankung ist Fieber das häufigste. Dennoch wurden physiologische Aspekte wie eine erhöhte Körpertemperatur in Arbei-ten zur Interaktion menschlicher Immunzellen mit A. fumigatus bisher nicht berück-sichtigt. Zahlreiche Studien konnten den Einfluss einer erhöhten Temperatur auf den Verlauf von Infektionserkrankungen in vivo sowie auf die Funktionen verschiedener Immunzellen – einschließlich dendritischer Zellen (DCs) – in vitro zeigen. DCs spielen eine wichtige Rolle in der Immunabwehr gegenüber A. fumigatus, ihre besondere Be-deutung liegt in der Verknüpfung der angeborenen mit der erworben Immunantwort. 
Ziel dieser Arbeit war die in vitro Analyse des Einflusses einer erhöhten Temperatur auf die Immunantwort humaner DCs gegenüber A. fumigatus. Dazu wurden DCs mit A. fumigatus oder Zymosan, einem ß-1,3-Glucan, bei Normo- (37 °C) und Hyperthermie (40 °C) für bis zu 24 h inkubiert und spezifische DC-Funktionen charakterisiert. Hierbei tolerierten DCs die Inkubation und Stimulation unter Hyperthermie ohne signifikanten Viabilitätsverlust. Die Zytokinexpression und -sekretion durch A. fumigatus-Stimulation wurde durch Hyperthermie nicht signifikant verändert. Die Fähigkeit zur Aufnahme von A. fumigatus-Konidien wurde durch eine kurzzeitige (1 h) Hyperthermie nicht beein-flusst, längerfristige (24 h) Hyperthermie reduzierte diese Fähigkeit jedoch signifikant. Ebenso bestand unter Hyperthermie eine verstärkte Expression von CD86 und HLA-DR auf unstimulierten DCs sowie von CD80, CD86 und HLA-DR auf stimulierten DCs.
Die reduzierte Aufnahmekapazität für A. fumigatus-Konidien und die verstärkte 
Expression der kostimulatorischen Moleküle unter Hyperthermie zeigten, dass Hyper-thermie in vitro einen reiferen Phänotyp unstimulierter DCs bewirkt sowie die DC-Reifung durch A. fumigatus-Stimulation verstärken kann. Diese reiferen DCs könnten zu einer verbesserten T-Zell-Aktivierung und Abwehr von A. fumigatus und zu einem verbesserten Outcome der IA beitragen. Außerdem könnte Hyperthermie als Adjuvans zur in vitro Generierung A. fumigatus-spezifischer DCs eingesetzt werden.
N2  - In immunocompromised patients, invasive aspergillosis (IA) is the most frequent 
disease caused by the pathogenic mould Aspergillus (A.) fumigatus. Fever is one of the most common yet nonspecific clinical symptoms of IA. However, physiological aspects such as febrile body temperature have never been taken into account in studies 
investigating the interaction between human immune cells and A. fumigatus in vitro. It has been shown that elevated body temperatures can influence the course and out-come of infectious diseases in vivo as well as the functions of different immune cells in vitro, including dendritic cells (DCs). DCs play an important role in the immune 
response to A. fumigatus, as they act as a bridge between the innate and adaptive 
immune system. 
In order to determine the influence of elevated body temperature during IA, I 
investigated the effect of hyperthermia on human DCs confronted with A. fumigatus in vitro. DCs were stimulated with germ tubes of A. fumigatus or the fungal cell wall component zymosan, a ß-1,3-glucan, at 37 °C or 40 °C for up to 24 h, followed by 
characterization of specific DC functions. My results demonstrate that DC viability was maintained under hyperthermia. Expression and secretion of cytokines by DCs 
following A. fumigatus-stimulation were not influenced by hyperthermia. Short-time hyperthermia did not affect antigen uptake, however, long-time hyperthermia reduced uptake of A. fumigatus-conidia by DCs significantly. Hyperthermia enhanced CD86 and HLA-DR expression on unstimulated DCs as well as CD80, CD86 and HLA-DR 
expression on A. fumigatus-stimulated DCs. 
As the expression of costimulatory molecules on DCs was enhanced and uptake of A. fumigatus-conidia by DCs was reduced at 40°C, hyperthermia might cause a more mature phenotype in unstimulated DCs and enhance DC-maturation caused by A. fumi-gatus-stimulation. This could contribute to an increased T-cell-activation and to an improved A. fumigatus-defense and might influence the course and outcome of IA. Moreover, hyperthermia might even be a useful adjuvant in the in vitro generation of A. fumigatus-specific DCs for immunotherapy.
KW  - Aspergillose
KW  - Aspergillus fumigatus
KW  - Dendritische Zelle
KW  - Hyperthermie
KW  - Fieber
KW  - Immuntherapie
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-127481
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gundel, Daniel
T1  - Interaktion humaner iNKT-Zellen mit dem Schimmelpilz Aspergillus fumigatus
T1  - In vitro effects of Aspergillus fumigatus on human invariant Natural Killer T Cells
N2  - Natürliche Killer T-Zellen stellen ein verbindendes Element zwischen angeborener und adaptiver Immunität dar und sind durch die Expression von T- und NK-Zell-Markern, sowie eines invarianten T-Zell-Rezeptors charakterisiert. Damit erkennen sie Lipide, welche vorwiegend durch dendritische Zellen  mittels des MHC-I-ähnlichen Moleküls CD1d präsentiert werden. Die protektive Rolle von iNKT-Zellen bei Autoimmun- und malignen Erkrankungen ist nachgewiesen, ebenso ihre wichtige Aufgabe bei der Abwehr bakterieller, viraler und parasitärer Pathogene. Inwiefern iNKT-Zellen mit Pilzen und im speziellen Aspergillus fumigatus (A. f.) interagieren ist jedoch unzureichend beschrieben. 
iNKT-Zellen gesunder Spender wurden ex vivo selektiv kultiviert und mit A. f. Konidien und Keimschläuchen kokultiviert. Microarray-Analyse, bzw. Multiplex-ELISA fanden Anwendung, um eine durch A. f. induzierte differentielle Genexpression bzw. Zytokinsekretion bei iNKT-Zellen zu detektieren. Zusätzlich wurde mittels Durchflusszytometrie gemessen, ob A. f. die Produktion des TH1-Zytokins IFN-γ beeinflusst. Schließlich wurde der fungizide Effekt von iNKT-Zellen auf A. f. via XTT-Assay quantifiziert.
iNKT-Zellen zeigten einen ausgeprägten fungiziden Effekt auf A. f. Keimschläuche, welcher mit einem hohen Anteil IFN-γ+ iNKT-Zellen vergesellschaftet war. Hingegen zeigte sich kein Stimulus-spezifisches Zytokinsekretionsmuster. Besonders Keimschläuche induzierten eine differentielle Genexpression bei iNKT-Zellen. Diese war gekennzeichnet durch eine Hochregulierung von Genen des anaeroben Glukosemetabolismus. Als Zeichen einer möglicherweise lokalen Hypoxie waren VEGFA hoch-, bzw. CCL15 in ihrer Transkription herunterreguliert. Vor dem Hintergrund einer unbefriedigend hohen Mortalität der durch A. f. verursachten invasiven Aspergillose können diese ersten Ergebnisse der Interaktion des Schimmelpilzes mit iNKT-Zellen Grundlage für weitere Untersuchungen sein, um deren Wechselwirkung besser zu verstehen und möglicherweise zur Verbesserung der Therapie der Aspergillose beizutragen.
N2  - Objectives
Invariant human Natural Killer T Cells (iNKT-Cells) are innate immune effector cells. They are characterized by their expression of both, T- and NK cell markers and therefore they are a connecting link between innate and adaptive immunity. These cells are further defined by their T-Cell receptor, consisting of a specific, invariant α-chain and a β-chain derived from a limited repertoire. They strongly react upon stimulation with lipid antigens presented in the context of the MHC-like molecule CD1d on dendritic cells (DCs) and thus they can be expanded in vitro by stimulation with their prototypic agonist α-galactosylceramide (α-GalCer). A protective role of iNKT cells in autoimmune diseases and cancer immunity, as well as their action against different pathogens is well documented. However, little is known about their direct interaction with fungi, especially with Aspergillus fumigatus. A. fumigatus, an omnipresent mold, is the most prevalent cause of a highly devastating opportunistic infection, affecting mainly immunocompromised patients. 

Methods
In order to expand human iNKT cells (iNKT⁺CD3⁺), PBMCs were treated with α-GalCer and rhIL-2 for 15-20 days. After expansion, purity of the iNKT+CD3+ fraction was >90%. To further purify this fraction, a positive selection with CD3 microbeads was performed. After that the purity increased above 95%. iNKT cells were cocultured with different morphologies of A. fumigatus, resting conidia and germlings.  Gene induction was evaluated by microarray analysis (Affymetrix U219) and the protein release by using multiplex ELISA assays (BioRad Bio-Plex). Additionally, the induction of IFN-γ, a major Th1 cytokine, was analyzed by flow cytometry. Finally, XTT assays were used to examine the toxic effects of iNKT cells on A. fumigatus. 

Results
Stimulating iNKT cells with different A. fumigatus morphologies, we observed a time- and morphotype-dependent induction of INF-γ, with germlings to be shown more immunogenic than conidia. Furthermore, challenging iNKT cells with A. fumigatus germlings at an MOI=1 for 6h, we found that iNKT cells caused a significant fungal damage. We could also observe defined patterns of gene induction, especially regarding cytokine and chemokine gene expression profiles. By multiplex ELISA assays gene expression patterns could be confirmed. 

Conclusion
We found that there is a specific interaction of iNKT cells with A. fumigatus, leading to defined cytokine induction and a fungicidal effect. INF-γ, a cytokine, which has a known protective role against IA, is produced by iNKT cells when confronted with A. fumigatus.
KW  - Aspergillus fumigatus
KW  - Invasive Aspergillose
KW  - iNKT-Zellen
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-134832
ER  - 
TY  - THES
A1  - Czakai, Kristin Bernadette
T1  - Interaktionen des humanpathogenen Pilzes Aspergillus fumigatus mit dem angeborenen Immunsystem und Thrombozyten
T1  - Interaction of the human pathogenic mold Aspergillus fumigatus with the innate immune system and platelets
N2  - Pilze sind in unserer Umwelt allgegenwärtig und besiedeln im Fall von Candida albicans (C. albicans) sogar bei über 50% der Menschen die Schleimhäute, während Sporen von Aspergillus fumigatus (A. fumigatus) täglich über die Atmung in die Lunge des Menschen gelangen. Dennoch sind Erkrankungen, die durch diese zwei Pilze ausgelöst werden, bei gesunden Menschen selten. Ist jedoch das Immunsystem beeinträchtigt, können diese Pilze zu systemischen und damit lebensbedrohlichen Erkrankungen wie der invasiven Aspergillose und der systemischen Candidiasis führen. Für eine Verbesserung der Behandlung solcher Infektionen ist das genaue Verständnis der Immunabwehrmechanismen entscheidend. Da A. fumigatus über die Lunge in den Körper gelangt, wurden in dieser Arbeit die häufigsten Immunzellen der Lunge, die Makrophagen, und deren Immunantwort auf A. fumigatus untersucht. Parallel hierzu wurden dendritische Zellen (DCs) verwendet, die als Brücke zwischen dem angeborenen und adaptiven Immunsystem wirken. Ein besonderes Augenmerk wurde hierbei auf A. fumigatus induzierte Genexpressionsänderungen und deren Regulationsmechanismen gelegt. Dabei wurden kurze, regulatorische RNAs, die sogenannten miRNAs, untersucht, die eine wichtige Rolle in der post-transkriptionalen Genregulation spielen. Bislang ist nur wenig über die miRNA-abhängigen Genregulationen in DCs, die auf eine Infektion mit A. fumigatus oder C. albicans reagieren, bekannt. Um alle durch A. fumigatus und C. albicans regulierten miRNAs zu identifizieren, wurden DCs mit A. fumigatus und C. albicans ko-kultiviert und anschließend eine Komplettsequenzierung der kurzen RNAs durchgeführt. Die Pilz-spezifische Induktion der miRNA-Regulation wurde zudem mit der miRNA-Regulation durch den bakteriellen Zellwandbestandteil Lipopolysaccharid verglichen. Durch die Stimulation mit Keimschläuchen von A. fumigatus wurden die miRNAs miR-132-3p/5p, miR-155-5p, miR129-2-3p, miR-129-5p, miR-212-3p/5p und miR-9-5p in DCs induziert. Diese wurden ebenfalls durch C. albicans induziert, zudem noch die miRNAs miR-147a und miR-147b. Spezifisch für A. fumigatus war die Regulation der miR-129-2-3p. Neben dem miRNA-Profiling wurde auch das mRNA-Transkriptom über Microarrays analysiert und dadurch 18 potentielle Zielgene der Pilz-induzierten miRNAs identifiziert.
Neben den Elementen der Translationsregulation wurden auch die Transkriptionsfaktoren untersucht. Als einziger unter den 60 regulierten Transkriptionsfaktoren zeigte KLF4 eine veränderte Expressionsrichtung in DCs, die mit Pilzen oder LPS behandelt waren. Während die Stimulation mit LPS die Expression von KLF4 induzierte, wurde es durch die Pilze A. fumigatus und C. albicans reprimiert. In einer Untersuchung der unterschiedlichen A. fumigatus-Rezeptoren, wurde deren Einfluss auf die KLF4-Regulation gezeigt. Während TLR4-Liganden KLF4 induzierten, führten Liganden, die an die Rezeptoren TLR2/TLR1 und Dectin-1 binden, zu einer Reduktion von KLF4. Nach einem erfolgreich etablierten KLF4-knock-down mittels RNA-Interferenz wurden KLF4-Zielgene untersucht. Während kein bzw. nur ein geringer Effekt auf die Genexpression von CCL2, RANTES, CXCL10 und TNF beobachtet wurde, sorgte der KLF4 knock-down für eine hoch signifikante Reduktion der IL6-Genexpression in LPS-stimulierten DCs.
Um die KLF4-Regulation weiter zu untersuchen, wurde zudem eine weitere Zellpopulation des angeborenen Immunsystems, die Makrophagen, verwendet. Auch hier wurde die Immunantwort gegen A. fumigatus analysiert. Zudem wurde die Rolle der Thrombozyten als Immunmediatoren betrachtet. Zuerst wurde ein Zytokinprofil des plättchenreichen Plasmas (PRP), das mit A. fumigatus stimuliert wurde, erstellt. In diesem konnte nur RANTES in hoher Konzentration nachgewiesen werden. Daraufhin wurde der Einfluss von PRP auf die Reifung von DCs, die Phagozytosefähigkeit von Makrophagen und DCs sowie der Einfluss von DCs und Makrophagen auf die metabolische Aktivität von A. fumigatus in An- und Abwesenheit von plättchenreichem Plasma untersucht. Es konnte eine gering verstärkte Reifung der DCs durch PRP gezeigt werden. Isolierte Thrombozyten konnten die Phagozytose von DCs steigern, während Makrophagen durch PRP verstärkt Konidien phagozytierten. In einem genomweiten Transkriptomprofiling wurde die Immunantwort von DCs und Makrophagen verglichen. Zudem wurde untersucht, wie PRP die Immunantwort dieser Immunzellen beeinflusst. Es wurden 2 bzw. 24 Gene identifiziert, die signifikant in A. fumigatus-stimulierten DCs und Makrophagen reguliert waren. Hierbei wurde gezeigt, dass KLF4 durch die Zugabe von PRP herabreguliert wurde. Das zuvor beschriebene Zielgen IL6 wurde durch PRP in A. fumigatus-stimulierten DCs gegenüber stimulierten DCs ohne PRP deutlich reduziert, wodurch sich eine immunmodulatorische Fähigkeit des PRP zeigte. 
Die Induktion von IL-6, weiteren Zytokinen und der Reifemarker durch A. fumigatus in DCs wurden zudem in einem Booleschen Modell simuliert. Dieses Modell soll in Zukunft Vorhersagen über experimentelle Ergebnisse und dadurch eine optimale Versuchsvorbereitung ermöglichen.
N2  - Fungi are ubiquitously distributed and around 50% of human mucosae are colonized by Candida albicans. Spores of Aspergillus fumigatus, called conidia, reach the human lung by inhalation of normal air. Still, fungi normally do not cause severe diseases in healthy individuals. Immunosuppression, however, predisposes to systematic and therefore life-threatening infection like invasive aspergillosis and systemic candidiasis. The treatment of those infections can only be improved by a detailed insight in immune defense mechanisms. The most prominent cell type in the lung, the location where A. fumigatus conidia can germinate and grow into tissue, are macrophages. Furthermore, the immune response of DCs that bridge innate and adaptive immunity was compared to macrophages. The main focus was on A. fumigatus induced changes in gene expression and their regulatory mechanisms.
Especially the regulation of small, regulatory RNAs, called miRNAs, that are important in the post-transcriptional regulation of gene expression, was examined. So far, little is known about miRNA regulations in DCs, confronted with A. fumigatus or C. albicans. Therefore a complete sequencing of small RNAs was performed to discover all regulated miRNAs. The fungi-induced regulation was compared to DCs, stimulated with the bacterial cell membrane component lipopolysaccharide (LPS). An A. fumigatus and C. albicans dependent regulation of miR-132-3p/5p, miR-155-5p, miR129-2-3p, miR-129-5p, miR-212-3p/5p and miR-9-5p was observed. In C. albicans simulated DCs miR-147a and miR-147b were additionally regulated, whereas miR-129-2-3p was specifically regulated by A. fumigatus. Furthermore a genome wide transcriptome profiling was performed and 18 potential miRNA targets were identified. 
Beside post-transcriptional regulators of gene expression, an analysis of transcriptional regulators, called transcription factors, was conducted. The transcription factor KLF4 was identified as the only of all 60 differentially regulated transcription factors that was oppositely regulated comparing fungi and LPS. KLF4 was induced by LPS, but strongly down-regulated by A. fumigatus and C. albicans stimulation. Specific Toll-like receptor 4 activation by LPS and ultra-pure LPS induced KLF4. However, ligands to TLR2/TLR1 and Dectin-1 significantly reduced KLF4 mRNA and protein. A KLF4 knock-down by RNA interference was established to analyze KLF4 target genes. Little or no effect was observed on the expression of CCL2, RANTES, CXCL10 and TNF. However, KLF4 knock down induced a significant reduction of IL6 gene expression and IL-6 release by LPS treated DCs.
To further examine the KLF4 regulation another cell type of the innate immune system, called macrophages, was used. The A. fumigatus-induced immune response of macrophages was compared to DCs. Furthermore, the role of platelets as immune mediators was examined. At first, a cytokine profile of untreated and A. fumigatus stimulated platelet-rich plasma was performed. RANTES was identified as the only detectable cytokine. Then the influence of PRP on DC maturation, DC and macrophages phagocytosis as well as the metabolic activity of A. fumigatus was determined. Only a weak, but still significant, influence of PRP on DCs maturation induced by A. fumigatus was observed. In the analysis of phagocytosis of A. fumigatus conidia, DCs and macrophages were reacting differently to the addition of PRP and isolated platelets. Isolated platelets were able to enhance the phagocytosis of DCs. On the other hand, PRP and plasma without platelets increased phagocytosis of macrophages. In a genome wide approach the immune response of DCs and macrophages was compared and additionally examined, if PRP alters the DC and macrophage gene expression. PRP induced a significant regulation of 2 and 24 genes of A. fumigatus treated DCs and macrophages. Furthermore, an influence of PRP on the KLF4 expression was monitored. The previously described KLF4 target gene IL6 was significantly down-regulated in PRP and A. fumigatus stimulated DCs and macrophages, compared to A. fumigatus stimulated cells. In conclusion, PRP has only a weak but detectable influence on cell function and gene expression. 
Furthermore a Boolean model was established to analyze the influence of A. fumigatus stimulation on the cytokine release, especially of IL-6, IL-1B and TNF, and the induction of maturation markers. This model will be used for predictions and optimizations of experimental settings.
KW  - Aspergillus fumigatus
KW  - Immunsystem
KW  - Thrombozyt
KW  - angeborenes Immunsystem
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-117496
ER  -