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Developmentally regulated features of innate immunity are thought to place preterm and term infants at risk of infection and inflammation-related morbidity. Underlying mechanisms are incompletely understood. Differences in monocyte function including toll-like receptor (TLR) expression and signaling have been discussed. Some studies point to generally impaired TLR signaling, others to differences in individual pathways. In the present study, we assessed mRNA and protein expression of pro- and anti-inflammatory cytokines in preterm and term cord blood (CB) monocytes compared with adult controls stimulated ex vivo with Pam3CSK4, zymosan, polyinosinic:polycytidylic acid, lipopolysaccharide, flagellin, and CpG oligonucleotide, which activate the TLR1/2, TLR2/6, TLR3, TLR4, TLR5, and TLR9 pathways, respectively. In parallel, frequencies of monocyte subsets, stimulus-driven TLR expression, and phosphorylation of TLR-associated signaling molecules were analyzed. Independent of stimulus, pro-inflammatory responses of term CB monocytes equaled adult controls. The same held true for preterm CB monocytes—except for lower IL-1β levels. In contrast, CB monocytes released lower amounts of anti-inflammatory IL-10 and IL-1ra, resulting in higher ratios of pro-inflammatory to anti-inflammatory cytokines. Phosphorylation of p65, p38, and ERK1/2 correlated with adult controls. However, stimulated CB samples stood out with higher frequencies of intermediate monocytes (CD14\(^+\)CD16\(^+\)). Both pro-inflammatory net effect and expansion of the intermediate subset were most pronounced upon stimulation with Pam3CSK4 (TLR1/2), zymosan (TR2/6), and lipopolysaccharide (TLR4). Our data demonstrate robust pro-inflammatory and yet attenuated anti-inflammatory responses in preterm and term CB monocytes, along with imbalanced cytokine ratios. Intermediate monocytes, a subset ascribed pro-inflammatory features, might participate in this inflammatory state.
Das Konzept, Insulin-produzierende Zellen als Ersatz für zerstörte Beta-Zellen beim Diabetes mellitus Typ I einzusetzen, ist auch weiterhin hoch attraktiv. Eine Alternative zur Herstellung Insulin-produzierender Zellen aus embryonalen oder adulten Stammzellen könnten in vitro modifizierte, Insulin-positive Monozyten sein. Seit längerem ist bekannt, dass sich Monozyten in Makrophagen und Dendritische Zellen differenzieren. Weniger bekannt ist, dass sich Monozyten auch in eine Vielzahl nicht-phagozytierender Zellen differenzieren können. Hierzu gehören auch Insulin-positive Zellen. Für die optimale Zelltherapie ist zu fordern, dass die Zellen nicht nur ihre Funktion im Patienten beibehalten, sondern dass von ihnen auch kein immu-nologisches Risiko ausgeht. Blutmonozyten lassen sich einfach gewinnen und stünden somit als autologer Zellersatz für eine mögliche Zelltherapie zur Verfügung. Monozyten von zwölf gesunden Spendern im Alter zwischen 23 und 57 Jahren wurden untersucht. Die Monozyten wurden durch Adhärenz angereichert und für sechs Tage in X-Medium mit den Cytokinen M-CSF und IL-3 und für weitere vier Tage in Y-Medium mit den Cytokinen HGF und EGF inkubiert. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass sich Insulin-positive Monozyten routine-mäßig aus peripheren Blutmonozyten gesunder Spender mittels Leukapharese gewinnen lassen. Frisch isolierte periphere Blutmonozyten waren vor ihrer Kultivierung negativ für Insulin und C-Peptid. Nach zehntägiger Kultur wurden 77±16% Insulin-positive und 49±30% C-Peptid-positive Monozyten nachgewiesen. Weiterhin exprimierten 60±4% der Zellen den Monozytenmarker CD14. Auch wurde gezeigt, dass die Kulturbedingungen die Ausbeute an Insulin-positiven Monozyten beeinflussen. Aus jeweils drei Millionen Insulin-positiven Monozyten wurde das Insulin isoliert und diabetischen Mäusen mit einem Blutzuckerspiegel von 300-600 mg/dL subkutan injiziert (n=8). Daraufhin sank der Blutzuckerspiegel um 51%±12% innerhalb einer Stunde. Auch Insulin-positive Monozyten, die diabetischen Mäusen subkutan injiziert wurden, waren in der Lage, den Blutzuckerspiegel bis zum Zeitpunkt Ihrer Abstoßung aktiv zu regulieren (n=4). In einem Pilotversuch wurde zudem gezeigt, dass transplantierte Insulin-positive Monozyten langfristig (> 100 Tage) den Blutzuckerspiegel einer diabetischen immuninkompetenten Maus regulieren. In dieser Arbeit wurde somit erfolgreich gezeigt, dass in vitro modifizierte Monozyten biologisch aktives Insulin enthalten.