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Acellular Pertussis Booster in Adolescents Induces Th1 and Memory CD8+ T Cell Immune Response
(2011)
In a number of countries, whole cell pertussis vaccines (wcP) were replaced by acellular vaccines (aP) due to an improved reactogenicity profile. Pertussis immunization leads to specific antibody production with the help of CD4+ T cells. In earlier studies in infants and young children, wcP vaccines selectively induced a Th1 dominated immune response, whereas aP vaccines led to a Th2 biased response. To obtain data on Th1 or Th2 dominance of the immune response in adolescents receiving an aP booster immunization after a wcP or aP primary immunization, we analyzed the concentration of Th1 (IL-2, TNF-a, INF-c) and Th2 (IL-4, IL-5, IL-10) cytokines in supernatants of lymphocyte cultures specifically stimulated with pertussis antigens. We also investigated the presence of cytotoxic T cell responses against the facultative intracellular bacterium Bordetella pertussis by quantifying pertussis-specific CD8+ T cell activation following the aP booster immunization. Here we show that the adolescent aP booster vaccination predominantly leads to a Th1 immune response based on IFNgamma secretion upon stimulation with pertussis antigen, irrespective of a prior whole cell or acellular primary vaccination. The vaccination also induces an increase in peripheral CD8+CD69+ activated pertussis-specific memory T cells four weeks after vaccination. The Th1 bias of this immune response could play a role for the decreased local reactogenicity of this adolescent aP booster immunization when compared to the preceding childhood acellular pertussis booster. Pertussis-specific CD8+ memory T cells may contribute to protection against clinical pertussis.
Mittels Tissue Engineering hergestellte humane 3D in vitro-Testsysteme sind ein neuer Ansatz, um u.a. Erkrankungen der Atemwege zu simulieren und zu untersuchen. Obwohl gegen B. pertussis, den Erreger des Keuchhustens, Impfstoffe zur Verfügung stehen, nimmt die Erkrankungs-Inzidenz in den letzten Jahren deutlich zu. Da B. pertussis zu den obligat humanpathogenen Erregern zählt, sind die aus Tierversuchen stammenden Daten nur unzureichend auf den Menschen übertragbar. Die genauen Pathomechanismen der Infektion sind bisher nicht geklärt.
Auf einer biologischen Kollagenmatrix wurde eine Ko-Kultur aus humanen tracheobronchialen Fibroblasten und humanen tracheobronchialen Epithelzellen (hTEC) angesiedelt und 3 Wochen unter apikaler Belüftung kultiviert. Die ausdifferenzierten 3D Testsysteme wurden mit Überständen von Bordetella pertussis-Kulturen inkubiert und auf licht- und elektronenmikroskopischer Ebene analysiert. Weiterhin wurden 2D Kulturen der hTEC mit Hilfe der Ramanspektroskopie nicht-invasiv auf intrazelluläre Veränderungen nach der Inkubation mit den bakteriellen Überständen untersucht.
Das 3D Testsystem der humanen Atemwegschleimhaut zeigte auf lichtmikroskopischer und ultrastruktureller Ebene eine hohe in vitro – in vivo-Korrelation. Die elektronenmikroskopische Analyse zeigte morphologische Veränderungen nach der Inkubation mit den B. pertussis Überständen, die mit vorbeschrieben Effekten einer B. pertussis Infektion korrelieren. Mittels der Ramanspektroskopie ließen sich Gruppen von unbehandelten Zellen von Gruppen, die zuvor mit Bakterienüberständen inkubiert wurden, trennen. Somit zeigte sich die Ramanspektroskopie sensitiv für intrazelluläre Infektionsfolgen.
Zusammenfassend wurde belegt, dass das 3D-Modell der humanen Atemwegschleimhaut zur Untersuchung obligat humanpathogener Infektionserreger geeignet ist und dass die Ramanspektroskopie eine nicht-invasive Methode ist, um durch Infektionen hervorgerufene intrazellulären Pathologien zu analysieren.