Joanna Pfeuffer

• Die Infektion mit MV Wildtypvirus führt zu einer starken Immunsuppression und Sekundärinfektionen, die bei der Immunisierung mit einem attenuierten Vakzinestamm nicht auftreten. In vitro Studien zeigen, dass sowohl MV Wildtyp- als auch Impfstamminfizierte Zellen die Mitogen-induzierte Proliferation von humanen Blutlymphozyten inhibieren. Zur Bestätigung dieser Befunde im Baumwollrattenmodell wurde gezeigt, dass in vitro MV-infizierte Zellen die Proliferation der naiven Milzzellen hemmen und keine Unterschiede zwischen Wildtypen und ImpfstämmenDie Infektion mit MV Wildtypvirus führt zu einer starken Immunsuppression und Sekundärinfektionen, die bei der Immunisierung mit einem attenuierten Vakzinestamm nicht auftreten. In vitro Studien zeigen, dass sowohl MV Wildtyp- als auch Impfstamminfizierte Zellen die Mitogen-induzierte Proliferation von humanen Blutlymphozyten inhibieren. Zur Bestätigung dieser Befunde im Baumwollrattenmodell wurde gezeigt, dass in vitro MV-infizierte Zellen die Proliferation der naiven Milzzellen hemmen und keine Unterschiede zwischen Wildtypen und Impfstämmen bestehen. Im Gegensatz dazu wurden nach intranasaler Infektion von Baumwollratten Unterschiede hinsichtlich der Proliferationsinhibition, Virusreplikation und Ausbreitung zwischen Wildtypvirus WTF und Impfstamm Edm gefunden. Nach intranasaler Infektion mit 105 TCID50 WTF war am Tag 4 die Proliferation bis zu 40% inhibiert. Bis zu 20 Tagen nach Infektion mit WTF wurde eine Proliferationsinhibition gemessen und das Virus in den drainierenden Lymphknoten bis Tag 4 nachgewiesen. Die intranasale Infektion mit Dosen von 103 TCID50 WTF bzw. mit 2-4x106 TCID50 Edm konnten im gleichem Maße die T-Zell- Proliferation hemmen. Somit war eine 1000fach niedrigere Dosis an WTF ausreichend, die gleiche hemmende Wirkung zu erzielen. Der gleiche Effekt wurde bei weiteren Wildtypstämmen (Bilthoven, ICB) und Impfstämmen gefunden. Eine Ursache für den unterschiedlich immunsuppressiven Effekt zwischen Wildtypen und Impfstämmen könnte die unterschiedliche Rezeptornutzung sein. Wildtypviren benutzen CD150 als Rezeptor und Impfstämme sowohl CD150 als auch CD46. Die Impfstämme wurden ursprünglich von Edm Wildtyp durch Passagierung auf Fibroblasten-Zellinien attenuiert und adaptierten an die CD46-Rezeptornutzung. Durch die dabei erfolgte Adaptation an CD46 wurde der Virus attenuiert. Dieses Phänomen konnte auch nach Passagierung eines Wildtypvirus auf verschiedenen Zelllinien gezeigt werden. Der auf lymphoiden Zellen passagierte Wildtyp WTFb und der auf Fibroblasten-Zellen WTFv passagierte haben unterschiedliches immunsuppressives Potential. Interessanterweise zeigte Edm-Wildtyp nach 9 Passagen auf Fibroblasten- Zellinien einen attenuierten Phänotyp im Baumwollrattenmodell. Allerdings revertierte dieser Virus bereits nach 3 Passagen in der Baumwollratte zu einem immunsuppressiven, sich ausbreitenden Virus. Die Untersuchung der rekombinanten Viren Edm (WTF H), Edm (WTF F) und Edm (WTF H+F) zeigte, dass Impfstämme, welche das Oberflächenprotein H von WTF anstelle des H-Proteins von Edm tragen, proliferationshemmend sind und sich im Organismus ausbreiten. Das F-Protein von Edm oder WTF hatte keinen Einfluß auf Immunsuppression und Virusausbreitung, Die Rückmutation in dem WTF H-Protein an der Aminosäure-Position 481 von Aspargin zu Tyrosin (N481Y) veränderte die Rezeptornutzung von CD46 auf CD150 und den Phänotyp von einem immunsuppressiven, sich ausbreitenden Virus zu einem nichtimmunsuppressiven, nicht-ausbreitenden Virus. Da die Aminosäureposition 481 einen starken Einfluß auf die Benutzung von CD46 oder CD150 ausübt, scheint somit das HProtein von WTF die immunsuppressive Wirkung und Virusausbreitung maßgeblich zu beeinflussen. Wie beim Menschen konnten in der Baumwollratte MV-infizierte Makrophagen nachgewiesen werden. Durch die Infektion mit einem GFP-MV wurde die Virusreplikation nachgewiesen, das Virus wurde aus Makrophagen rückisoliert und durch Kokultivierung mit Indikatorzellen die Ausprägung des zytopathischen Effektes fluoreszenzmikroskopisch beobachtet. Weitere Untersuchungen zeigten Unterschiede zwischen WTF und Edm-infizierten Makrophagen hinsichtlich der Proliferationsinhibition von Milzzellen. Der direkte Kontakt von Wildtyp WTFinfizierten Makrophagen hemmte die T-Zell-Proliferation. Dagegen wurde durch Edminfizierte Makrophagen keine T-Zell-Proliferationinhibition ausgelöst. Erklären läßt sich das möglicherweise mit dem unterschiedlichen Sekretionsprofil verschiedener Interleukine von WTF und Edm-infizierten Makrophagen, da bei WTF-infizierten Makrophagen eine Unterdrückung der Produktion von IL-12 gefunden wurde. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die im Menschen beobachteten Unterschiede hinsichtlich Virusausbreitung und Immunsuppression zwischen Wildtypenund Impfstämmen mit den Befunden in der Baumwollratte übereinstimmen. Außerdem konnte festgestellt werden, dass die Interaktion von MV H-Protein und den Rezeptoren mit der Immunsuppression und Virusausbreitung korreliert. Die Unterdrückung der Sekretion von IL-12 in Makrophagen aus der Baumwollratte könnte die Hypothese unterstützen, dass die Immunsuppression während der MV-Infektion durch eine fehlgeleitete Th2-Antwort begünstig wird.…
• Infection with MV wild type virus leads to a strong immune suppression and secondary infection, neither of which occurs as a result of immunization with an attenuated vaccine strain. In vitro studies show that wild type MV as well as vaccine strain infected cells inhibit the mitogen-induced proliferation of human blood lymphocytes. As confirmation of these results, it has been shown that in vitro MV-infected cotton rat cells cause a decrease in proliferation of naive spleen cells with no difference between the wild type and vaccine strain.Infection with MV wild type virus leads to a strong immune suppression and secondary infection, neither of which occurs as a result of immunization with an attenuated vaccine strain. In vitro studies show that wild type MV as well as vaccine strain infected cells inhibit the mitogen-induced proliferation of human blood lymphocytes. As confirmation of these results, it has been shown that in vitro MV-infected cotton rat cells cause a decrease in proliferation of naive spleen cells with no difference between the wild type and vaccine strain. Differences in proliferation inhibition, virus replication, and viral spread were, however, found after intranasal infection of cotton rats using either wild type virus (WTF) or vaccine strain (Edm). Intranasal infection with 105 TCID50 WTF leads to proliferation inhibition of up to 40% on day 4 p.i.. Proliferation inhibition was observed up to 20 days after infection with WTF and virus has been isolated up to day 4 in the draining lymph nodes. Furthermore, a dose of 103 TCID50 WTF was sufficient to inhibit the proliferation of T-cells, and to allow for the isolation of virus from the draining lymph nodes. In comparison infection with 105 TCID50 Edm did not cause any proliferation inhibition and no virus could be detected in draining lymph nodes. It was found that intranasal infection with 103 TCID50 WTF and 2-4 x 106 TCID50 Edm restricted T-cell growth to a similar extent. Thus a 1000-fold lower dose of WTF was sufficient to attain an equivalent restriction of T-cell proliferation. This effect was also found for other wild-type (Bilthoven, ICB) and vaccine strains. The differential immunosuppressive effect between wild type and vaccine strains may be caused by differences in receptors used by these viruses. Wildtype viruses use CD150 as a receptor while vaccine strains can use either CD150 or CD46. The vaccine strains were originally attenuated by passaging on fibroblast-cell lines and adapted to use CD46. The virus was attenuated through adaptation to CD46. This phenomenon was shown after passaging a wild-type virus on different cell lines. WTF-b, passaged on lymphoid cell lines, and WTF-v, passaged on fibroblast cells vary in their immunosuppressive potential. Interestingly, Edm-wild type showed an attenuated phenotype in the cotton rat model after 9 passages on fibroblast cell lines. However, this virus reverted after 3 passages to a immunosuppressive, disseminating virus. Investigation of the recombinant viruses Edm (WTF H), Edm (WTF F) and Edm (WTFH+F) showed that the vaccine strains which carry the surface protein H from WTF instead of that of Edm restrict proliferation and disseminate in the infected organism. The F-protein, whether from Edm or WTF, did not have an influence on the immune suppression and virus dissemination. The reverse mutation of the WTF H-protein at the amino acid position 481 from asparagine to tyrosine (N481Y) changes receptor use from CD46 to CD150 and the phenotype from immunosuppressive, disseminating to non-immunosuppressive, non-disseminating virus. Because the amino acid position influences the use of CD46 or CD150 strongly, the H protein from WTF appears to have considerable influence on the immunosuppressive effect and virus dissemination. As in MV infected humans, infected macrophages were detected in the cotton rat. Virus replication was demonstrated through infection with a MV expressing green fluorescent protein, the virus was reisolated from macrophages, and the development of the cytopathic effect in co-cultivated indicator cells was observed using light microscopy. Further investigations showed differences between WTF and Edm infected macrophages in respect to the proliferation inhibition of spleen cells. The direct contact of wild type WTF-infected macrophages restricted T-cell proliferation. On the other hand, no T-cell proliferation inhibition was caused by Edm infected macrophages. This can possibly be explained by the differences in secretion profiles by macrophages infected with WTF or Edm of various interleukins, as a supression of IL-12 production was found in WTF infected macrophages. In the presented work, it was shown that the differences between wild-type and vaccine strain viruses in the context of virus dissemination and immune suppression as noted in humans were in agreement with findings in the cotton rat. In addition, it was determined that the interaction of the H-protein with its receptors correlated with immunosuppression and virus dissemination. The suppression of IL-12 secretion by macrophages isolated from cotton rats supports the hypothesis that the immune suppression during MV infection is favoured by a misdirected Th2 response.…