Der ubiquitär vorkommende Schimmelpilz Aspergillus fumigatus (A. fumigatus) ist Haupterreger der invasiven Aspergillose (IA). Diese invasive Pilzinfektion tritt gehäuft bei Patienten mit immunsuppressiver Langzeit-Therapie z. B. nach allogener Stammzelltransplantation zur Prophylaxe und Therapie der Graft-versus-Host-Disease (GvHD) auf. Trotz der in-vitro-Suszeptibilität der Pilze gegenüber verschiedenen Antimykotika ist die Erkrankung in diesem Patientenkollektiv weiterhin mit einer hohen Letalität assoziiert. Neben ihren direkten, antifungalen Eigenschaften wurden durch Antimykotika auch indirekte, modulierende Wirkungen auf die Funktionalität von Immunzellen beschrieben, die damit möglicherweise das therapeutische Ansprechen dieser Erkrankung beeinflussen. Insbesondere neutrophile Granulozyten (PMN) spielen als Teil der angeborenen Immunität durch ihre Vielzahl an Abwehrmechanismen eine essentielle Rolle für die Bekämpfung von invasiven Pilzinfektionen und damit der IA. Von zusätzlicher Bedeutung und bislang kaum untersucht ist das kombinierte Einwirken von Antimykotika und Immunsuppressiva auf die Funktionalität dieser Zellen. In dieser Arbeit wurde daher in-vitro der Einfluss klinisch eingesetzter Antimykotika zur Therapie der IA (liposomales Amphotericin B bzw. Amphotericin B – Desoxycholat, Voriconazol) auf wichtige Effektorfunktionen humaner neutrophiler Granulozyten nach Exposition gegenüber A. fumigatus untersucht. Im Fokus stand hierbei die Analyse des oxidativen Burst, der Interleukin (IL)-8-Freisetzung, der Bildung von neutrophil extracellular traps (NETs) sowie der Phagozytose-Aktivität dieser Immunzellen. Außerdem wurde der Effekt einer zusätzlichen Gabe klinisch relevanter Immunsuppressiva (Ciclosporin A / Mycophenolat-Mofetil, Prednisolon), die zur Prophylaxe und Therapie der akuten GvHD eingesetzt werden, auf diese vier Funktionen evaluiert. Zusammenfassend ergaben unsere Analysen keinen Anhalt für eine relevante Beeinflussung des oxidativen Burst, der IL-8-Freisetzung und der Phagozytose-Aktivität neutrophiler Granulozyten durch die untersuchten Antimykotika, insbesondere gegenüber A. fumigatus. Weiterhin wurden in dieser Arbeit keine signifikanten Differenzen zwischen dem Einfluss von liposomalem Amphotericin B und Amphotericin B - Desoxycholat beobachtet. Durch Prednisolon konnten überwiegend bereits bekannte, immunsuppressive Wirkungen auf PMN bestätigt sowie zusätzlich Hinweise auf eine Modulation Antimykotika-vermittelter Immuneffekte durch Immunsuppressiva gewonnen werden. Die kurze Exposition der PMN gegenüber Ciclosporin A / Mycophenolat-Mofetil ergab keine signifikanten Veränderungen der Sekretion von reaktiven Sauerstoffspezies. Des Weiteren unterstützen unsere Daten Hinweise auf differente Aktivierungsmechanismen von verschiedenen Effektorfunktionen der PMN. Im Gegensatz zu den anderen untersuchten Funktionen konnte in dieser Arbeit eine signifikant verminderte Bildung von NETs durch liposomales Amphotericin B, Amphotericin B - Desoxycholat und auch Voriconazol beobachtet werden. Damit geben unsere Ergebnisse Anlass zu tiefergehenden Analysen des Zusammenspiels von Antimykotika insbesondere mit dem noch immer wenig verstandenen Mechanismus der Auslösung und Bildung von NETs. Zudem wären weitere Studien wünschenswert, um einen umfassenderen Überblick und ein besseres Verständnis auch hinsichtlich anderer invasiver Pilzinfektionen sowie weiterer Abwehrmechanismen zu erhalten.

Jedes Jahr werden am Universitätsklinikum Würzburg etwa 100 PatientInnen allogen stammzelltransplantiert. Für den Erfolg einer allogenen Stammzelltransplantation ist neben einer passenden Spenderauswahl und einer optimalen Vorbereitung auch die regelmäßige Nachkontrolle wichtig. Im Rahmen dieser Nachkontrollen werden unter anderem Chimärismusuntersuchungen durchgeführt. Als Chimäre wird in der Wissenschaft ein Lebewesen bezeichnet, das Zellen in sich trägt, die aus zwei oder mehr Zygoten entstanden ist. Der Begriff kommt aus der griechischen Mythologie, in der die Chimäre als Mischwesen aus Löwe, Ziege und Schlange (oder manchmal Drache) beschrieben wurde. Lange Zeit galt die STR/VNTR Methode als Goldstandard für die Nachkontrolle der Chimärismusuntersuchung. Durch Alizadeh et al. wurde bereits im Jahr 2002 eine neuartige Methode beschrieben, die mittels RT-PCR den genauen Chimärismusgrad messen kann. Diese Arbeit beschäftigte sich mit der Etablierung und Evaluierung dieser Methode der Chimärismusuntersuchung am Universitätsklinikum Würzburg. Es konnte gezeigt werden, dass sie für den klinischen Alltag geeignet ist und wurde auch im Hinblick auf äußere Störfaktoren untersucht. Darüber hinaus wurde eine Methode zur Bestimmung des CD3+ Chimärismus etabliert. Diese Untersuchung ist wichtig für die Abschätzung eines möglichen Abstoßungs- und GvHD Risikos. Seit 2013 finden auf Basis dieser Arbeit regelmäßige Chimärismusuntersuchungen am Universitätsklinikum Würzburg statt.

Der humanpathogene Schimmelpilz A. fumigatus ist ein opportunistischer Krankheitserreger, der ein hohes Risiko eines letalen Krankheitsverlaufs durch das Auslösen einer invasiven Aspergillose (IA) birgt. Bei der IA handelt es sich um eine Infektion des Lungengewebes, welche hauptsächlich immunsupprimierte Menschen befällt. A. fumigatus stellt die Ursache für diese infektiöse Komplikation dar, welche von einem intakten Immunsystem in der Regel problemlos abgewehrt wird. Eine wichtige Abwehrbarriere gegen den Pilz setzt sich aus Zellen des angeborenen Immunsystems zusammen. In der vorliegenden Arbeit waren in diesem Zusammenhang natürliche Killerzellen (NK-Zellen) und dendritische Zellen (DCs) von besonderer Relevanz. NK- Zellen schütten lösliche Faktoren aus, welche als antifungale Mediatoren agieren. DCs besitzen hingegen die Fähigkeit, Pilzmorphologien zu phagozytieren. Im Anschluss an die Interaktion mit dem Pilz sekretieren beide Zelltypen Zytokine, welche wiederum weitere Immunzellen stimulieren. Besonders den DCs wird eine wichtige Funktion in der Immunabwehr gegen A. fumigatus zugeschrieben, da ihre Fähigkeit, das angeborene mit dem adaptiven Immunsystem zu verknüpfen, von großer Bedeutung ist. Ziel dieser Arbeit war es, die Interaktionen von primären Monozyten abgeleiteten DCs (moDCs) und NK-Zellen mit dem Pilz A. fumigatus in vitro zu charakterisieren. Hierfür wurden mit der Methode des Live-imaging verschiedene Experimente durchgeführt, um den reziproken Einfluss der zwei Immunzellarten in Anwesenheit von A. fumigatus zu analysieren. Es konnte gezeigt werden, dass sowohl moDCs, als auch NK-Zellen mit dem Pilz interagieren. Neben NK-Zell-moDC-Interaktionen wurden auch Interaktionen mit den einzelnen Immunzelltypen und A. fumigatus beobachtet. Zusätzlich konnte nachgewiesen werden, dass die NK-Effektormoleküle IFN-ɣ, Granzym B und Perforin stimulierend auf moDCs wirken, was in einer erhöhten Zellaktivierung und einer in der Folge gesteigerten Kontaktanzahl zum Pilz resultierte.

Pilzinfektionen zählen zu den häufigsten Infektionen beim Menschen. Sie verlaufen in den meisten Fällen unkompliziert und stellen keine vitale Bedrohung für den Betroffenen dar. Invasive Mykosen hingegen verlaufen oft tödlich und sind eine große Herausforderung für die moderne Medizin, da eine frühe Diagnose schwierig ist und die therapeutischen Möglichkeiten limitiert sind. Die Invasive Aspergillose (IA) zählt mit geschätzt über 200.000 Infektionen pro Jahr weltweit zu einer der häufigsten Invasiven Mykosen. Die bekanntesten Risikofaktoren für die Entstehung einer IA sind die Neutropenie, Organtransplantationen, hämatopoetische Stammzelltransplantationen und Erkrankungen, die mit einer Kompromittierung des Immunsystems einhergehen. Erreger der Invasiven Aspergillose ist in nahezu 90 Prozent Aspergillus fumigatus (A. fumigatus), ein ubiquitär vorkommender Schimmelpilz. Seine Verbreitung erfolgt aerogen durch Sporen, sogenannte Konidien, die aufgrund ihres geringen Durchmessers problemlos über die Atemwege in die Lunge gelangen können. Dendritische Zellen spielen als professionelle Antigen präsentierende Zellen eine wichtige Rolle in der Immunabwehr gegen A. fumigatus. Sie sind ein wichtiges Bindeglied zwischen angeborenem und adaptivem Immunsystem und sind mit einer Vielzahl von Rezeptoren (engl. pattern recognition receptor, PRR) zur Pathogen Erkennung ausgestattet. In der vorliegenden Arbeit wurde die Interaktion ausgewählter C Typ Lektin (CLEC) Rezeptoren auf Subtypen dendritischer Zellen (DCs) mit verschiedenen A. fumigtaus Morphologien untersucht. Es wurde mit in vitro generierten Monozyten abgeleiteten (moDCs) und in vivo vorkommenden myeloiden dendritischen Zellen (mDCs) gearbeitet und die Expression von CLEC4A, CLEC6A, CLEC7A, CLEC12A und CLEC4E und eine mögliche Regulation der Rezeptoren nach Stimulation mit Konidien, geschwollenen Konidien oder Keimschläuchen untersucht. Hierbei wurde bei beiden Subtypen eine Herabregulation von CLEC4A, CLEC7A und CLEC12A beobachtet. Dies ist vereinbar mit der Tatsache, dass C Typ Lektin Rezeptoren nicht nur eine Rolle bei der Pathogen Erkennung spielen, sondern auch als Phagozytose Rezeptoren fungieren. Auf molekularbiologischer Ebene wurde in Analysen von moDCs ebenfalls eine Reduktion der relativen mRNA Expression von CLEC4A, CLEC6A, CLEC7A und CLEC12A beobachtet. Weiterhin wurden die Auswirkungen einer Rezeptorblockade von CLEC7A mittels blockierender Antikörper auf das Maturierungsverhalten und Zytokinprofil beider Subtypen analysiert. Hier konnte durch die Zugabe eines CLEC7A blockierenden Antikörpers vor Stimulation mit A. fumigatus Konidien oder depletiertem Zymosan die Maturierung effektiv inhibiert werden. Die Sekretion der pro inflammatorischen Zytokine Tumornekrosefaktor α, Interleukin 8 und 1β, als auch des anti inflammatorischen Zytokins Interleukin 10 war durch die Rezeptorblockade ebenfalls signifikant vermindert. Diese Erkenntnisse stützen die bislang relativ gut untersuchte Rolle von CLEC7A auf Monozyten abgeleiteten dendritischen Zellen als spezifischen Rezeptor für A. fumigatus. Darüber hinaus konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass CLEC7A ebenfalls auf mDCs an der Erkennung von A. fumigatus und Initiierung einer Immunantwort beteiligt ist. Diese Tatsache ist von Bedeutung, da die beiden Subtypen nicht ohne weiteres miteinander verglichen werden können und die Relevanz von in vivo vorkommen myeloiden dendritischen Zellen an einer Immunantwort gegen A. fumigatus bislang noch viele Fragen offen lässt. Es bedarf weiterer Untersuchungen, insbesondere funktionaler Analysen von intrazellulären Signalwegen um ein besseres Verständnis zu erlangen. Die Übertragung in ein Tiermodell und die gezielte Ausschaltung von C Typ Lektin Rezeptor Genen könnte ein Ausblick auf zukünftige Forschungsprojekte sein.

Die invasive Aspergillose (IA) z¨ ahlt zu den seltenen, bei immunsupprimierten Patienten jedoch mit einer hohen Letalit¨ at verbundenen Infektionskrankheiten. Sie wird, wie alle Aspergillosen, durch den humanpathogenen Schimmelpilz Aspergillus fumigatus ausgel¨ ost. Bis heute ist die oft nicht effektive Therapie einer IA mit hohen Nebenwirkungen und Kosten verbunden. Die Entwicklung von Pathogen-spezifischen Immuntherapien soll durch die Forschung im Bereich der immunologischen Infektionsbiologie vorangetrieben werden. Fur neuen Erkenntnisse wird die Interaktion von humanen Immunzellen mit ¨ A. fumigatus analysiert. In der vorliegenden Studie wurde mit dendritischen Zellen (DCs) gearbeitet, da diese Pilzmorphologien von A. fumigatus phagozytieren k¨ onnen und uber Antigenpr ¨ ¨ asentation das adaptive Immunsystem aktivieren. Es wurden aus humanen Monozyten differenzierte DCs (moDCs) verwendet, mit welchen viele Forschergruppen aufgrund ihrer verfugbar ¨ großen Anzahl arbeiten. Allerdings dauert die Generierung von moDCs funf Tage. Aus ¨ dem peripheren Blut entstammende CD1c-positive myeloide DCs (mDCs) oder CD303- positive plasmazytoide DCs (pDCs) k¨ onnen dagegen direkt nach der Isolation verwendet werden. Die beiden DC-Populationen werden aus verschiedenen Vorl¨ auferzellen des h¨ amatopoetischen Systems im Knochenmark gebildet. Ihr Ph¨ anotyp und ihre Immunfunktionen unterscheiden sich untereinander und auch von denen der moDCs. In Interaktionsstudien konnte analysiert werden, dass die drei verwendeten DC-Subtypen (moDCs, mDCs, pDCs) unterschiedlich auf A. fumigatus reagieren. moDCs und mDCs reiften in direktem Kontakt zu Aspergillus, sie sekretierten ein relativ ¨ ahnliches Zytokinprofil und exprimierten die bekannten Aspergillus-Rezeptoren Dectin-1, TLR2 und TLR4. Im Kontrast dazu verblieben pDCs trotz Aspergillus-Kontakt unreif und sekretierten nahezu keine Zytokine. Da moDCs und mDCs eine Immunreaktion auf den Pilz zeigten, wurden sie mit verschiedenen Aspergillus-Antigenen beladen und n¨ aher untersucht. Bevor verschiedene Aspergillus-Antigene zur Beladung der DCs eingesetzt werden konnten, wurden diese analysiert und aufgereinigt. Hierfur wurde ein routinierter Arbeitsprozess ¨ etabliert. Zwei der vier verfugbaren Proteinantigene waren mit Endotoxin kontaminiert. ¨ Da schon geringe Mengen an Endotoxinen auf DCs einen stimulatorischen Effekt ausubten, ¨ wurden die Proteine mittels Affinit¨ atschromatografie von den verunreinigenden Endotoxinen befreit. In den Stimulationsexperimenten wirkten die beiden Proteinantigene CcpA und SHMT immunogen auf moDCs und mDCs. CcpA induzierte eine st¨ arkere Maturierung und Zytokinfreisetzung als SHMT. Auff¨ allig war, dass mDCs im Vergleich zu moDCs die Expression von MHC Klasse II st¨ arker erh¨ ohten und mehr IL18 freisetzten. Die mit CcpA oder SHMT beladenen moDCs und mDCs aktivierten autologe T-Zellen zur IFNg Sekretion und zur Proliferation. Zudem wurden durch die beiden Proteine Aspergillus-spezifische, CD154- positive T-Zellen induziert. Diese Aspergillus-spezifische Immunogenit¨ at von CcpA und SHMT macht die beiden Proteine zu interessanten Kandidaten fur einen Vakzinierungs- ¨ Cocktail einer DC-Immuntherapie. Aspergillus Lysat induzierte als weiteres Antigen eine T-Zell Immunantwort mit CD154-positiven T-Zellen. Zudem war die Proliferation und IFNg Sekretion von T-Zellen induziert, obwohl moDCs und mDCs nicht reiften und nur wenige Zytokine sekretierten. Die beiden Aspergillus-Proteine CpcB und fg-gap induzierten die Reifung und Zytokinsekretion von moDCs und mDCs nicht. Demzufolge sind CpcB und fg-gap fur eine DC-Immuntherapie nicht empfehlenswert. ¨ Ein Vakzinierungs-Cocktail enth¨ alt in der Regel Adjuvantien, welche die Immunreaktion verst¨ arken. Adjuvante Effekte auf moDCs konnten die getesteten Aspergillus-RezeptorLiganden Zymosan, Pam3CSK4, LPS ultrapur und R848 ausl¨ osen. Hyalurons¨ aure konnte keine Verbesserung der Reifung oder Vitalit¨ at von moDCs und mDCs bewirken. Die Antigen-bedingte Reifung der DCs fur n ¨ ¨ otige Restimulationen w¨ ahrend der Therapie konnte mittels einer tiefgekuhlten Lagerung in CryoStor Einfriermedium stabil beibehalten ¨ werden. Die beiden immunogenen Aspergillus-Proteine, die adjuvanten Rezeptor-Agonisten und die stabile Lagerung in CryoStor k¨ onnen als elementare Grundsteine fur einen Vakzinierungs- ¨ Cocktail einer anti-fungalen DC-Immuntherapie mit moDCs oder mDCs angesehen werden.