Leishmania major parasites and their interaction with human macrophages

First both life stages of Leishmania major (L. major) FEBNI parasites, promastigotes as well as amastigotes, were characterized. We found that the virulence marker GP63 and cysteine peptidase b (Cpb) were higher expressed by axenic amastigotes as compared to promastigotes. In addition to the L. major FEBNI strain, we applied and successfully modified our novel in vitro method to generate axenic amastigotes of the L. major Friedlin and 5ASKH strains. Interestingly, these L. major strains needed another temperature to be transferred into amastigotes in the axenic culture system. Investigating apoptosis mechanisms in both parasite life stages of L. major FEBNI we found both ROS dependent and independent cell death mechanisms. Focusing on promastigote and amastigote interaction with pro-inflammatory (MF I) and anti-inflammatory (MF II) macrophages we found amastigotes to be more infective as compared to promastigotes. Moreover, we could demonstrate that pro-inflammatory MF I were less susceptible to infection than anti-inflammatory MF II. Finally we investigated parasite stage-specific responses of MF I + II and their defense mechanisms against L. major. Using knockdown techniques for primary human macrophages we identified a new mechanism enabling intracellular killing of promastigotes inside MF I. This mechanism depends on the antimicrobial molecule cathelicidin (LL-37).

Beide Lebensstadien des Parasiten L. major FEBNI, Promastigote und Amastigote, wurden zunächst charakterisiert. Hierbei wurde gezeigt, dass die Virulenzfaktoren GP63 und Cystein Peptidase B (Cpb) stadium-spezifisch exprimiert werden, wobei beide in axenischen Amastigoten hochreguliert sind. Zusätzlich wurde die axenische in vitro Kultivierungsmethode zur Herstellung von Amastigoten derart angepasst, sodass Amastigote auch aus anderen L. major Isolaten wie Friedlin und 5ASKH erfolgreich generiert wurden. Dieser Prozess war abhängig von stamm-spezifischen Temperaturbedingungen. Des Weiteren wurden Apoptosemechanismen von L. major Promastigoten und Amastigoten untersucht, wobei zwei verschiedene Mechanismen des programmierten Zelltods gefunden wurden: Einen durch reaktive Sauerstoffspezies (ROS) vermittelten und einen ROS unabhängigen. rnDarüber hinaus wurden die Wechselwirkungen von L. major Promastigoten und Amastigoten sowohl mit pro-inflammatorischen Makrophagen (MF I) als auch anti-inflammatorischen Makrophagen (MF II) untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass L. major Amastigote beide MF Phänotypen besser infizieren als Promastigote und dass anti-inflammatorische MF II viel anfälliger gegenüber einer L. major Infektion sind verglichen mit MF I. Abschließend wurde nach Degradierungsmechanismen von intrazellulären Parasiten in MF I + II gesucht und eine Beteiligung des antimikrobiellen Peptids Cathelicidin (LL-37) identifiziert. Knockdown Experimente für LL-37 haben gezeigt, dass Cathelicidin eine Rolle bei der intrazellulären Abtötung von L. major Promastigoten in MF I spielt.rn