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To study the activation of HIV by human spumaretrovirus (HSRV) the long terminal repeats (LTRs) of HSRV, HIVl and HIV2 were examined with respect to their ability to function as transcriptional promoters in virus infected and uninfected cells. Transient transfections using plasmids in which the L TRs of the three viruses were coupled to the bacterial chloramphenicol acetyltransferase (CA T) gene revealed (i) the level of cat gene expression directed by the HSRV LTR was markedly increased in HSRV infected cells compared to uninfected cells, (ii) cat gene expression driven by the HIV1 LTR, but not by the HIV2 LTR could be enhanced upon HSRV infection, whereas (iii) neither in HIV1 nor in HIV2 infected cells an effect on HSRV LTR driven cat geneexpression was detected.
HIV infection of CD4+ peripheral blood lymphocytes leads to a loss of MHC dass I molecules on the surface of the infected cells as detectable by monodonal antibody staining and flow cytometry. Incubation of the infected cells at 26 oe or treatment at 37 oe with peptides leads to upregulation of MHC dass I to levels equal to those found on uninfected cells cultured und er the same conditions. The data suggest that, after HIV infection, the mechanisms responsible for peptide generation, peptide transport and thus stable association between peptides and MHC dass I molecules are severely affected.
Aufgrund ihrer Charakteristika stellen die Lentiviren besonders gut geeignete Vektoren für den Gentransfer in eukaryotische Zellen dar. Lentivirale Vektoren sind in der Lage ruhende und sich nicht teilende Zellen zu infizieren und ihr genetisches Material in das Zielzellgenom zu integrieren. Dies führt zu einer stabilen Expression des Zielgens in den infizierten Zellen und deren Tochterzellen. In den vergangenen Jahren wurden eine Reihe replikationsinkompetenter lentiviraler Vektoren für verschiedene Studien, meist für gentherapeutische Ansätze, hergestellt. Replikationsinkompetente Vektoren sind in der Lage Zielzellen einmalig zu infizieren, können aber in den Zielzellen nicht weiter replizieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein auf HIV-1 basierendes replikationsinkompetentes Vektorsystem etabliert. Mit Hilfe des replikationsinkompetenten Vektorsystems wurde eine rasch durchführbare phänotypische Resistenztestung etabliert, welche für die Messung der Sensitivität von HIV gegen antivirale Inhibitoren geeignet ist. Die Transduktionseffizienz wurde durch den Einbau eines Markergens in das Vektorsystem untersucht. Es wurde nachgewiesen, dass mit dem Vektorsystem Zielzellen mit hoher Effizienz transduziert werden können. Inhibitoren gegen die virale Protease, Reverse Transkriptase und Integrase waren in der Lage die Transduktion auf konzentrationsabhängige Weise zu reduzieren. In das Vektorsystem konnten PR- und RT-Sequenzen sowohl von viralen Isolaten als auch von Patienten eingesetzt werden und deren Sensitivität bzw. Resistenz gegen die zur Zeit zur Verfügung stehenden Medikamente konnten nachgewiesen werden. Da das hergestellte Vektorsystem den wichtigen Sicherheitsmaßnahmen entspricht, stellt dieses eine sichere Alternative zur Testung der Wirksamkeit von antiviralen Substanzen bei HIV-infizierten Patienten dar. Unter Verwendung des replikationsinkompetenten Vektorsystems konnte die Testung unter biologischer Sicherheitstufe 2 innerhalb von zwei Wochen ausgeführt werden. Damit wurden die bislang zur Verfügung stehenden phänotypischen Resistenztestungen deutlich verbessert. In dieser Arbeit wurde außerdem untersucht, ob das Foamyvirus (FV) Hüllprotein (Env) in der Lage ist, lentivirale Partikel zu pseudotypisieren und welche Bereiche des Hüllproteins für die Pseudotypisierung notwendig sind. Es wurde festgestellt, dass HIV-Kapside mit dem Hüllprotein des Felinen Foamyvirus (FFV) mit sehr hoher Effizienz pseudotypisiert werden können. Das Hüllprotein der Primaten Foamyviren konnte die Pseudotypisierung von lentiviralen Partikel nicht unterstützen. Mit Hilfe verschiedener Mutanten wurde gezeigt, dass bei der Pseudotypisierung das Signalpeptid (SP) eine wichtige Rolle spielt. Die Unterschiede in der Effizienz der Pseudotypisierung zwischen Hüllproteinen von FV verschiedener Spezies wurden primär durch das jeweilige SP bedingt. Aufgrund seines breiten Wirtsspektrum und der Konzentrierbarkeit bietet das FFV-Env eine attraktive Alternative zu herkömmlich verwendeten Hüllproteinen bei der Produktion und Anwendung von HIV-Vektoren.
Der Pathomechanismus des T-Helferzellverlusts bei der HIV-Infektion ist bisher ungeklärt. Diese Arbeit zeigt, dass primäre, HIV-uninfizierte CD4+ Zellen in Kontakt mit HIV-infizierten Zellen zugrundegehen. Zur Aufklärung des Mechanismus dieses Zelltodes wurden einzelne Schritte der Zellfusion zwischen infizierten und uninfizierten Zellen mit Antikörpern und Peptiden blockiert, und die Auswirkung dieser Blockade auf den Zelltod bestimmt. Dabei zeigte sich dass die Blockade jedes Schritts der Fusion von nicht-infizierten und infizierten Zellen den Zelltod der uninfizierten Zellen verhindert. Weiter wurde gezeigt, dass im Verlauf des Zelluntergangs Apoptose auftritt, diese aber für den Zellverlust keine notwendige Voraussetzung ist.
A CD8+ cell-mediated host defense relies on cognate killing of infected target cells and on local inflammation induced by the secretion of IFN-g. Using assays of single cell resolution, it was studied to what extent these two effector function of CD8+ cells are linked. Granzyme B (GzB) is stored in cytolytic granules of CD8+ cells and its secretion is induced by antigen recognition of these cells. Following entry into the cytosol GzB induces apoptosis in the target cells. It was measured whether GzB release by individual CD8+ cells is accompanied by the secretion of IFN-gƒnƒnand of other cytokines. HIV peptide libraries were tested on bulk peripheral blood mononuclear cells and on purified CD4+ and CD8+ cells obtained from HIV infected individuals. The library included a panel of previously defined HLA class I restricted HIV peptides and an overlapping 20-mer peptide-series that covered the entire gp120 molecule. To characterize the in vivo differentiation state of the T-cells, freshly isolated lymphocytes were tested in assays of 24h duration. The data showed that only ~20% of the peptides triggered the release of both GzB and IFN-g from CD8+ cells. The majority of the HIV peptides induced either GzB or IFN-g, ~40% in each category. The GzB positive, IFN-g negative CD8+ cells did not produce IL-4 or IL-5, which suggests that they do not correspond to Tc2 cells but represent a novel Tc1 subclass, which was termed Tc1c. Also the IFN-g positive, GzB negative CD8+ cell subpopulation represents a yet undefined CD8+ effector cell lineage that was termed Tc1b. Tc1b and Tc1c cells are likely to make different, possibly antagonistic contributions to the control of HIV infection. Since IFN-g activates HIV replication in latently infected macrophages, the secretion of this cytokine by Tc1b cells in the absence of killing may have adverse effects on the host defense. In contrast, cytolysis by Tc1c cells in the absence of IFN-g production might represent the protective class of response. Further studies in the field of Tc1 effector cell diversity should lead to valuable insights for management of infections and developing rationales for vaccine design.
Nevirapin ist ein Nicht-Nukleosidaler Reverse Transkriptase Inhibitor, welcher seit 1996 in der Therapie der HIV-Infektion eingesetzt wird. Im wissenschaftlichen Labor des Schwerpunktes Hepatologie/Infektiologie der Medizinischen Klinik und Poliklinik II des Universitätsklinikums Würzburg werden im Rahmen der therapiebegleitenden Diagnostik bei Patienten mit HIV-Infektion regelmäßig Nevirapin-Plasmakonzentrationen bestimmt. Anhand einer statistischen Auswertung der von 1996 bis 7/2002 gemesssenen Nevirapinspiegel werden in der vorliegenden Arbeit zunächst Einflussgrößen auf inter- und intraindividuelle Variabilität der Plasmakonzentrationen identifiziert. Den stärksten Einfluss auf die interindividuelle Streuung hat dabei das Patientengewicht, weitere Einflussfaktoren sind Rauchen und Compliance der Patienten. Auf Grundlage der Ergebnisse werden Kriterien für eine Dosisanpassung in bestimmten klinischen Situationen erarbeitet. Im zweiten Teil der Arbeit werden akute und langfristige Nebenwirkungen der Nevirapintherapie untersucht. Hautausschlag und Leberwerterhöhung treten vor allem in den ersten Wochen der Therapie auf. Weibliches Geschlecht und hohe CD 4-Zellzahl am Therapiebeginn können als Risikofaktoren für das Auftreten dieser Nebenwirkungen identifiziert werden. Eine Steroidtherapie erscheint aufgrund der vorliegenden Einzelfalldarstellungen vorteilhaft und damit indiziert. Im langfristigen Verlauf steigt die GGT-Aktivität auf etwa das doppelte des Ausgangswertes an, GOT- und GPT-Aktivitäten ändern sich kaum und bei der LDH und der AP kann ein Anstieg in den ersten acht Therapiewochen beobachtet werden. Hepatitis B- und C-Koinfetion haben in dieser Auswertung keinen Einfluss auf nevirapinbedingte Leberwerterhöhung. In Übereinstimmung mit Daten aus der Literatur wird ein deutlicher Anstieg des HDL unter der Nevirapintherapie gefunden. Schließlich wird im dritten Teil dieser Untersuchung die Wirksamkeit der NVP-Therapie anhand von Viruslast- und CD4-Veränderungen analysiert. Bei der Mehrzahl der Patienten kann eine gute Wirksamkeit mit anhaltender Suppression der Viruslast und kontinuierlichem Anstieg der CD4-Zellzahl beobachtet werden.
Forschungsthema: Das Verstaendnis von Sexualitaet und das sexuelle Verhalten verschiedener sich hinsichtlich ihres Abstammungssystems und ihrer kulturellen Herkunft unterscheidender Bevoelkerungsgruppen im Einzugsbereich eines laendlichen Krankenhauses im Sueden Malawis. Ziel: Erarbeiten einer Grundlage für die Planung unter lokalen Bedingungen durchfuehrbarer Interventionsmaßnahmen bezueglich der Ausbreitung von HIV/AIDS. Methoden: Standardisierte Interviews an 1077 Personen dienten der Erhebung von Daten zum Sexualverhalten. Problemzentrierte Interviews mit Repraesentanten von 38 Doerfern wurden dazu genutzt, das derzeitige Sexualitaetsverstaendnis der lokalen Bevoelkerung und die Aktualitaet traditioneller Praktiken im Zusammenhang mit Sexualitaet zu eruieren. Ergebnisse: Diese zeigten ein allgemein niedriges Einstiegsalter in sexuelle Aktivitaeten bei Frauen (im Mittel 17,0 J., beginnend mit 9 J.). Bei Maennern wurde der Beginn des Sexuallebens mit zunehmend niedrigerem Alter angegeben, je juenger sie waren (im Mittel 14,7 J. bei <20jaehrigen vs. 23,9 J. bei >40jaehrigen). Das Sexualverhalten d. Maenner unterschied sich von dem d. Frauen durch eine hoehere voreheliche (67% vs. 22%) und außereheliche (27% vs. 4%) sexuelle Aktivitaet und eine groeßere Zahl von Sexualpartnern. Die Gesamtzahl der Sexualpartner betrug bei ueber 1/4 der Maenner 5 oder mehr, waehrend Frauen nur in 13% mehr als 2 angaben. Eine hoehere Schulbildung fuehrte vor allem bei Maennern zu risikoreicherem Sexualverhalten aber auch zu einer hoeheren Bereitschaft, Praeventionsmaßnahmen zu ergreifen. Gebildetere Frauen hatten zwar ebenfalls vermehrt voreheliche Sexualkontakte, verschoben den Beginn ihres Sexuallebens aber ins spaetere Lebensalter. Auch bei ihnen ging eine hoehere Bildung mit haeufigerer Kondombenutzung einher, die aber im Allgemeinen niedrig war. Insgesamt zeigte sich eine große Differenz zwischen der Anzahl sexuell aktiver Personen und der verheirateter Personen in den juengeren Altersgruppen, wie sie typisch ist fuer Laender mit hoher HIV-Praevalenz. Traditionellen Praktiken, die riskantes Sexualverhalten beguenstigen oder involvieren wie Reinigungsrituale nach dem Tod eines Menschen (kupita kufa) und andere Uebergangsriten, wurde eine hohe Aktualitaet zugeschrieben. 8,7% der Frauen und 3,3% der Männer gaben an, ein solches Ritual mit einem anderen als ihrem Ehepartner durchgefuehrt zu haben. Matrilinearitaet foerderte bei Frauen einen frueheren Beginn sexueller Aktivitaet (16,1 vs. 17,7 J.). Patrilinearitaet dagegen beguenstigte den Einsatz fremder Sexualpartner bei sexualitaetsassoziierten Ritualen. Die Befragten machten deutlich, dass die Einhaltung sexueller Normen durch eine Reihe von Tabus geregelt werde und ihre Transgression eine mdulo genannte Krankheit (keine Krankheitsentitaet im westlichen Sinne) zur Folge haben koenne. Die Aehnlichkeit der Symptome und die Verursachung durch sexuelles Verhalten fuehren offenbar trotz einer generell hohen Aufgeklaertheit zum Thema HIV zu einer Verwechslung von AIDS mit mdulo. Symptome des letzteren wurden in der Befragung im gleichen Atemzug mit AIDS genannt. Verleugnungs- und Externalisierungstendenzen im Zusammenhang mit AIDS zeigten sich darin, dass AIDS kein einziges Mal als Todesursache eines Angehoerigen genannt wurde. Schlussfolgerungen: Generell sollte eine Verschiebung des Beginns sexueller Aktivitaet in ein hoeheres Lebensalter bei Maennern und bei Frauen angestrebt werden. Bei Maennern scheint es außerdem sinnvoll, auf eine Reduktion der Partnerzahl hinzuarbeiten. Die Position von Maedchen und jungen Frauen sollte gestaerkt werden, um ihnen eigenverantwortliche Entscheidungen hinsichtlich ihres Sexuallebens zu ermoeglichen. Kondome sollten verstaerkt propagiert werden, sowohl als Protektivum bei Gelegenheitssex als auch zum Schutz eines moeglicherweise nicht infizierten Partners innerhalb einer ehelichen Beziehung. Traditionelle Praktiken, die riskanten Sex involvieren, sollten nach Moeglichkeit zugunsten alternativer Methoden verlassen werden. Und schließlich sollte eine bessere Akzeptanz der Diagnose AIDS angestrebt werden bei gleichzeitiger Abgrenzung von AIDS gegen traditionelle Konzepte von mdulo. Maßnahmen auf lokaler Ebene: 1. Arbeit mit vulnerablen Personen: junge Maedchen und Frauen mit eher niedrigem Bildungsstatus, junge Maenner mit hoeherer Bildung, Gesundheitspersonal, Sexarbeiterinnen. 2. Arbeit mit Personen, die als Mediatoren sexueller Normen fungieren und Verhaltensaenderungen bewirken können. 3. Foerderung der Akzeptanz der Diagnose AIDS und Vorbeugung von Verleugnungs- und Externalisierungstendenzen durch Einrichtung von VCT, regelmaeßiges diagnostisches Testen und Propagieren sowie Ausgabe von Kondomen.
Immunogenität von retroviralen und lentiviralen Vektoren wurde als ein Haupthindernis für deren Applikation in der Gentherapie betrachtet worden. Dies kann jedoch als Vorteil für den Einsatz dieser Vektoren als Impfstoffkandidaten gegen HIV-Infektion und AIDS genutzt werden. Um das Potenzial von lentiviralen Vektoren eine humorale und zelluläre Immunantwort zu induzieren zu prüfen, wurde eine Reihe VSV-G-pseudotypisierter replikations-inkompetenter HIV-1-Vektoren hergestellt, die entweder ein Kodon-optimiertes HIV-p17/p24 (hgag)- oder das Grün fluoreszierende Protein (GFP)-Transgen enthalten. Die Infektion mit dem VSV-G pseudotypisierten HIV-1-Vektor pGJ2 führte in allen getesteten Zelllinien und auch in primären humanen und murinen Zellen zur Transgenexpression. Ebenfalls konnte eine direkte Expression des Transgens in vivo nachgewiesen werden. Balb/c-Mäuse wurden in einem Vektoren- oder DNA-Prime und Vektoren-Boost-Verfahren immunisiert und die humorale und zelluläre Immunantwort wurde untersucht. Die Primärimmunisierung mit DNA und Boosting mit den lentiviralen Vektoren induzierte eine Gag-spezifische humorale Immunantwort, hohe Titer von VSV-G-neutralisierenden Antikörpern und eine Gag- und EGFP-spezifische zytotoxische T-Zell-Antwort. Dabei wurde festgestellt, dass sowohl Strukturbestandteile des lentiviralen Vektors als auch die Transgenexpression zur Aktivierung der Immunantwort beitrugen. So machen die einzigartigen biologischen und immunologischen Eigenschaften der replikationsdefizienten HIV-Vektoren aus diesen Konstrukten wertvolle Werkzeuge, um weiter die Immunmechanismen, die für den Schutz gegen HIV-Infektion und Krankheit bedeutsam sind, zu studieren. Im Rahmen der hierzu durchgeführten Arbeiten wurden außerdem Vacciniavirus/HIV-1-Hybridvektoren hergestellt und analysiert. Um die Transkription der lentiviralen Vektor-Kassette durch das Vacciniavirus zu ermöglichen, wurde vor den Transkriptionsstart ein Vaccinia-Promotor gesetzt und an das 3’-Ende das Transkription-Stoppsignal angehängt. Obwohl die genomische Analyse eine erfolgreiche Herstellung der Hybridvektoren bestätigen konnte, muss die Produktion der lentiviralen Vektoren nach der Vaccinia-Infektion weiter optimiert werden. Nichtsdestotrotz könnte die Kombination von replizierenden Vacciniaviren und replikationsinkompetenten HIV-Vektoren ein neuartiges Impfkonzept darstellen. Die Expression von HIV-Strukturgenen würde in der ersten Phase der Infektion mit dem Vacciniavirus/HIV-1-Hybridvektor zu einer starken humoralen und zellulären Immunantwort führen. Die Bildung von lentiviralen Vektoren würde diese Immunantwort weiter boosten, und falls die lentivirale Vektorkassette dann ein entsprechendes Transgen enthalten würde, würde dies weiter die Immunantwort verstärken und vor allem könnte diese Art des Impfstoffes eine langzeitige falls nicht dauerhafte HIV-spezifische Immunantwort erzeugen.