Autoimmune regulator (AIRE) contributes to Dectin-1-induced TNF-alpha production and complexes with caspase recruitment domain-containing protein 9 (CARD9), spleen tyrosine kinase (Syk), and Dectin-1

Background: Autoimmune polyendocrinopathy-candidiasis-ectodermal dystrophy (APECED) syndrome is a complex immunologic disease caused by mutation of the autoimmune regulator (AIRE) gene. Autoimmunity in patients with APECED syndrome has been shown to result from deficiency of AIRE function in transcriptional regulation of thymic peripheral tissue antigens, which leads to defective T-cell negative selection. Candidal susceptibility in patients with APECED syndrome is thought to result from aberrant adaptive immunity. Objective: To determine whether AIRE could function in anticandidal innate immune signaling, we investigated an extrathymic role for AIRE in the immune recognition of beta-glucan through the Dectin-1 pathway, which is required for defense against Candida species. Methods: Innate immune signaling through the Dectin-1 pathway was assessed in both PBMCs from patients with APECED syndrome and a monocytic cell line. Subcellular localization of AIRE was assessed by using confocal microscopy. Results: PBMCs from patients with APECED syndrome had reduced TNF-alpha responses after Dectin-1 ligation but in part used a Raf-1-mediated pathway to preserve function. In the THP-1 human monocytic cell line, reducing AIRE expression resulted in significantly decreased TNF-a release after Dectin-1 ligation. AIRE formed a transient complex with the known Dectin-1 pathway components phosphorylated spleen tyrosine kinase and caspase recruitment domain-containing protein 9 after receptor ligation and localized with Dectin-1 at the cell membrane. Conclusion: AIRE can participate in the Dectin-1 signaling pathway, indicating a novel extrathymic role for AIRE and a defect that likely contributes to fungal susceptibility in patients with APECED syndrome. (J Allergy Clin Immunol 2012;129:464-72.)

Toll-like receptor 4 contributes to blood pressure regulation and vascular contraction in spontaneously hypertensive rats

Activation of TLRs (Toll-like receptors) induces gene expression of proteins involved in the immune system response. TLR4 has been implicated in the development and progression of CVDs (cardiovascular diseases). Innate and adaptive immunity contribute to hypertension-associated end-organ damage, although the mechanism by which this occurs remains unclear. In the present study, we hypothesize that inhibition of TLR4 decreases BP (blood pressure) and improves vascular contractility in resistance arteries from SHR (spontaneously hypertensive rats). TLR4 protein expression in mesenteric resistance arteries was higher in 15-week-old SHR than in age-matched Wistar controls or in 5-week-old SHR. To decrease the activation of TLR4, 15-week-old SHR and Wistar rats were treated with anti-TLR4 (anti-TLR4 antibody) or non-specific IgG control antibody for 15 days (1 mu g per day, intraperitoneal). Treatment with anti-TLR4 decreased MAP (mean arterial pressure) as well as TLR4 protein expression in mesenteric resistance arteries and IL-6 (interleukin 6) serum levels from SHR when compared with SHR treated with IgG. No changes in these parameters were found in treated Wistar control rats. Mesenteric resistance arteries from anti-TLR4-treated SHR exhibited decreased maximal contractile response to NA (noradrenaline) compared with IgG-treated SHR. Inhibition of COX (cyclo-oxygenase)-1 and COX-2, enzymes related to inflammatory pathways, decreased NA responses only in mesenteric resistance arteries of SHR treated with IgG. COX-2 expression and TXA(2) (thromboxane A(2)) release were decreased in SHR treated with anti-TLR4 compared with IgG-treated SHR. Our results suggest that TLR4 activation contributes to increased BP, low-grade inflammation and plays a role in the augmented vascular contractility displayed by SHR.

Murine Dendritic Cells Transcriptional Modulation upon Paracoccidioides brasiliensis Infection

Limited information is available regarding the modulation of genes involved in the innate host response to Paracoccidioides brasiliensis, the etiologic agent of paracoccidioidomycosis. Therefore, we sought to characterize, for the first time, the transcriptional profile of murine bone marrow-derived dendritic cells (DCs) at an early stage following their initial interaction with P. brasiliensis. DCs connect innate and adaptive immunity by recognizing invading pathogens and determining the type of effector T-cell that mediates an immune response. Gene expression profiles were analyzed using microarray and validated using real-time RT-PCR and protein secretion studies. A total of 299 genes were differentially expressed, many of which are involved in immunity, signal transduction, transcription and apoptosis. Genes encoding the cytokines IL-12 and TNF-alpha, along with the chemokines CCL22, CCL27 and CXCL10, were up-regulated, suggesting that P. brasiliensis induces a potent proinflammatory response in DCs. In contrast, pattern recognition receptor (PRR)-encoding genes, particularly those related to Toll-like receptors, were down-regulated or unchanged. This result prompted us to evaluate the expression profiles of dectin-1 and mannose receptor, two other important fungal PRRs that were not included in the microarray target cDNA sequences. Unlike the mannose receptor, the dectin-1 receptor gene was significantly induced, suggesting that this beta-glucan receptor participates in the recognition of P. brasiliensis. We also used a receptor inhibition assay to evaluate the roles of these receptors in coordinating the expression of several immune-related genes in DCs upon fungal exposure. Altogether, our results provide an initial characterization of early host responses to P. brasiliensis and a basis for better understanding the infectious process of this important neglected pathogen.

The neonatal immune system: immunomodulation of infections in early life

The innate and adaptive immune responses in neonates are usually functionally impaired when compared with their adult counterparts. The qualitative and quantitative differences in the neonatal immune response put them at risk for the development of bacterial and viral infections, resulting in increased mortality. Newborns often exhibit decreased production of Th1-polarizing cytokines and are biased toward Th2-type responses. Studies aimed at understanding the plasticity of the immune response in the neonatal and early infant periods or that seek to improve neonatal innate immune function with adjuvants or special formulations are crucial for preventing the infectious disease burden in this susceptible group. Considerable studies focused on identifying potential immunomodulatory therapies have been performed in murine models. This article highlights the strategies used in the emerging field of immunomodulation in bacterial and viral pathogens, focusing on preclinical studies carried out in animal models with particular emphasis on neonatal-specific immune deficits.

TNFRSF13B Genetic variability an anthropological - evolutionary approach to Biomedical Research

In the recent years TNFRSF13B coding variants have been implicated by clinical genetics studies in Common Variable Immunodeficiency (CVID), the most common clinically relevant primary immunodeficiency in individuals of European ancestry, but their functional effects in relation to the development of the disease have not been entirely established. To examine the potential contribution of such variants to CVID, the more comprehensive perspective of an evolutionary approach was applied in this study, underling the belief that evolutionary genetics methods can play a role in dissecting the origin, causes and diffusion of human diseases, representing a powerful tool also in human health research. For this purpose, TNFRSF13B coding region was sequenced in 451 healthy individuals belonging to 26 worldwide populations, in addition to 96 control, 77 CVID and 38 Selective IgA Deficiency (IgAD) individuals from Italy, leading to the first achievement of a global picture of TNFRSF13B nucleotide diversity and haplotype structure and making suggestion of its evolutionary history possible. A slow rate of evolution, within our species and when compared to the chimpanzee, low levels of genetic diversity geographical structure and the absence of recent population specific selective pressures were observed for the examined genomic region, suggesting that geographical distribution of its variability is more plausibly related to its involvement also in innate immunity rather than in adaptive immunity only. This, together with the extremely subtle disease/healthy samples differences observed, suggests that CVID might be more likely related to still unknown environmental and genetic factors, rather than to the nature of TNFRSF13B variants only.

In vivo- und in vitro-Untersuchungen zur Immunantwort und Parasitenentwicklung bei Infektionen mit dem Darmparasiten Cryptosporidium parvum

Cryptosporidium parvum ist ein intrazellulärer protozoischer Darmparasit (Apikomplexa), der weltweit zu den bedeutendsten Erregern von Diarrhöen beim Menschen und einer Reihe von Nutztieren zählt. Vor allem immunkompromittierte Personen wie zum Beispiel AIDS-Patienten erleiden schwere, chronische bis lebensbedrohende Erkrankungen. Da nach wie vor keine effektive Therapie gegen eine Kryptosporidiose in Form eines spezifisch wirkenden Chemotherapeutikums oder einer Vakzine existiert, ist es notwendig, die Immunantwort des Wirtes gegen den Parasiten und dessen Bindung, Invasion und die intrazelluläre Entwicklung in den Epithelzellen eingehend zu studieren, um neue Ansatzpunkte zu entwickeln. Wohingegen Menschen zeitlebens suszeptibel für eine Infektion mit C. parvum sind, entwickeln Mäuse eine natürliche Resistenz und können als adulte Tiere nicht mehr infiziert werden. Daher sind Mausmodelle der Kryptosporidiose auf neonatale oder immunsupprimierte und immundefiziente adulte Mäuse beschränkt. Bei der Überwindung einer C. parvum-Infektion sind Effektoren der natürlichen und adaptiven Immunität beteiligt. Die zentrale Rolle spielen CD4+-T-Zellen, sowie Interferon-gamma und Interleukin-12. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Infektionen in IFN-gamma (GKO)- und IL-12 p40 (IL12KO)-Knockout-Mäusen (C57BL/6) etabliert, für die bereits gezeigt wurde, dass sie eine Suszeptibilität gegenüber einer Erstinfektion besitzen. Erstmals wurden die beiden Infektionsmodelle parallel unter denselben Bedingungen analysiert, um Rückschlüsse auf die Funktion und die Bedeutung der beiden Th1-Zytokine IFN-gamma und IL-12 bei der Auseinandersetzung mit dem Parasiten und der Überwindung einer Infektion ziehen zu können. Es wurden deutliche Unterschiede im Infektionsverlauf, bei der Höhe und Dauer der Parasitenausscheidung und der induzierten systemischen und mukosalen Antikörperantwort beobachtet. Zum ersten Mal konnte gezeigt werden, dass neben IL12KO auch GKO in der Lage sind, eine erste Infektion zu überwinden und eine Resistenz gegenüber einer erneuten Konfrontation mit dem Parasiten zu entwickeln. Alle Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Etablierung einer protektiven Immunität gegen eine Kryptosporidiose generell unabhängig von der Anwesenheit der Zytokine IFN-gamma und IL-12 ist, der Verlust von IFN-gamma jedoch schwerer wiegt. Bei GKO-Mäusen persistierte der Parasit in Form einer niedriggradigen chronischen Infektion. Die beiden Infektionsmodelle stellten sich als ideales System für die Etablierung einer effektiven Immunisierungsstrategie heraus. Intranasale Immunisierungen, welche neben einer systemischen auch eine mukosale Immunantwort induzieren können, schienen einen richtigen Ansatz darzustellen. Intraperitoneale und subkutane Immunisierungen führten zwar zur Ausbildung einer starken spezifischen IgG-Antwort im Serum, diese war jedoch nicht in der Lage, einen Schutz vor einer Infektion zu vermitteln. Neben den in vivo Untersuchungen wurde des Weiteren auch die intrazelluläre Entwicklung von C. parvum in einem in vitro Kultursystem verfolgt. Zum ersten Mal wurde die Genexpression von vier Oberflächenproteinen der invasiven Zoitenstadien und eines Oozystenwandproteins parallel durch RT-PCR analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass alle untersuchten Gene während der intrazellulären Entwicklung differentiell exprimiert werden, was eine unterschiedliche Funktion der Proteine während des Entwicklungszyklus nahe legt. Das Expressionsmuster der verschiedenen Gene charakterisiert bestimmte Abschnitte innerhalb des Entwicklungszyklus. Dabei wurden Marker für die Invasion (CP17) sowie für die asexuelle (GP900) und sexuelle Replikation (COWP) identifiziert.

Die kutane murine Mastzelle als Initiator angeborener und adaptiver Immunreaktionen der Haut

Für lange Zeit wurde die Mastzelle nur als Effektorzelle im Rahmen von Erkrankungen des atopischen Formenkreises gesehen. Erst lange Zeit nach ihrer ersten Beschreibung konnte gezeigt werden, dass die Mastzelle einen wichtigen Beitrag zur Abwehr von Pathogenen leistet. Dies wird vor allem durch Wege der alternativen Mastzellaktivierung, z.B. über Toll- like Rezeptoren, ermöglicht. In dieser Arbeit sollte daher zunächst die mögliche Funktion der Mastzelle bei der durch den synthetischen TLR7- Liganden Imiquimod induzierten Entzündungsreaktion der Haut und der Auswanderung von Langerhans Zellen in einem Mausmodell untersucht werden. Beide Reaktion waren dabei von Mastzellen abhängig sind. Für die frühe und schnelle Induktion der Entzündungsreaktion zeigten sich vor allem die Mastzellcytokine IL-1 und TNF-α verantwortlich. Bei der Auswanderung der Langerhans Zellen hingegen spielt das Mastzell-IL1 eine entscheidende Rolle. Imiquimod wurde in Form der Creme Aldara bereits erfolgreich zur transkutanen Immunisierung (TCI) in Mausversuchen verwendet. Da die oben beschriebenen Reaktionen, welche durch Imiquimod vermittelt werden, eine deutliche Abhängigkeit von Mastzellen zeigten, sollte nun auch die Funktion der Mastzelle bei der Entstehung einer adaptiven Immunantwort am Modell der transkutanen Immunisierung untersucht werden. Der Immunisierungserfolg und damit die Entstehung einer adaptiven Immunantwort konnte auch hier auf die Anwesenheit von Mastzellen zurückgeführt werden. Mastzellen können somit als ein weiteres wichtiges Bindeglied zwischen angeborener und erworbener Immunität gesehen werden und können so einen entscheidenden Einfluß auf die Entstehung einer adaptiven Immunantwort nehmen.

Host immune response in immunodeficient mice against infection with Cryptosporidium parvum

Immunantwort von immundefizienten Mäusen gegenüber Infektionen mit Cryptosporidium parvum. Cryptosporidium parvum ist ein intrazellulärer, protozoischer Krankheitserreger, der im immunkompromittierten Wirt zu lebensbedrohender Enteritis führen kann. CD4+ T-Zellen und Interferon (IFN)-γ spielen wesentliche Rollen bei der Wirtsimmunantwort gegen die Infektion. Dennoch sind die Effektormechanismen, die zur Resistenz führen nur wenig verstanden. In dieser Studie wurde die Immunantwort von IFN-γ- und Interleukin (IL)-12-Defektmäusen parallel zu Wildtypmäusen analysiert. Die Ergebnisse identifizierten IFN-γ als Schlüsselzytokin bei der natürlichen und erworbenen Immunität während der Erst- und Folgeinfektion mit C. parvum. Tumornekrosefaktor (TNF)-α ist möglicherweise ein Induktor der frühen IFN-γ-Antwort in IL-12 Knockout-Mäusen. Weiterhin tragen offenbar sowohl Th1- als auch Th2-Zytokine zur Überwindung der Primärinfektion bei, die ersten mehr als die letztgenannten. Zytokingene waren am Ort der Infektion (Ileum) dramatisch verändert, nicht aber in den lokalen Lymphknoten und der Milz. Nach Folgeinfektion ergab sich in Abwesenheit von IFN-γ eine signifikante Erhöhung der Th2-Zytokine IL-5 and IL-13. Die Ergebnisse zeigten weiterhin, dass das Th1-Zytokin IL-18 zur Resistenz gegenüber C. parvum beiträgt, möglicherweise durch verschiedene Immunfunktionen, wie der Regulation von Serum-IFN-γ während der Infektion und/oder der Erhaltung der Homeostase der Th1/Th2-Zytokine durch Regulation der Th2-Zytokine. Weiterhin zeigten diese Untersuchungen den Transfer von Resistenz gegenüber C. parvum von infizierten auf naïve Mäuse mittels stimulierter intraepithelialer Lymphozyten und CD4+ T-Zellen. Diese Ergebnisse weisen auf die Gegenwart von C. parvum-spezifischen CD4+ T-Zellen in anderen lymphatischen Geweben neben der Darmmukosa hin. Eine Stimulation der Spendertiere durch Infektion war notwendig für eine übertragbare schützende Immunität. Dennoch konnte die übertragene Immunität nicht die Infektion der Empfängertiere vollständig verhindern; eine Verdopplung der Spenderzellen führte zu keinem besseren Ergebnis. Weiterhin ergab der Transfer von CD4+ und CD8+ T-Zellen (Pan-T-Zellen) keinen erhöhten Schutz der naiven Empfängertiere als der alleinige Transfer von CD4+ T-Zellen. Dies weist auf die fehlende Bedeutung der CD8+ T-Zellen beim Schutz vor C. parvum-Infektion hin.

Der Transkriptionsfaktor NFATc2 ist essentiell für die Funktion von Mastzellen in vivo

Neueste Arbeiten zeigen, dass Mastzellen wichtige Funktionen innerhalb des angeborenen und erworbenen Immunsystems ausüben. Von zentraler Bedeutung ist hierbei die Fähigkeit der Mastzelle, auf IgE-unabhängige Signale zu reagieren und ein breites Spektrum an Cytokinen und Chemokinen zu produzieren. Transkriptionsfaktoren der NFAT-Familie sind wichtige Regulatoren der Immunhomöostase und Cytokinproduktion. In Mausmodellen führt die Defizienz des NFATc2 zu überschießenden Immunreaktionen, was ursächlich auf die Hyperreaktivität NFATc2-defizienter T-Zellen zurückgeführt wird. Demgegenüber zeigten unsere eigenen in vitro durchgeführten Arbeiten, dass die Produktion wichtiger entzündungsfördernder Cytokine in Mastzellen abhängig ist von NFATc2. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Bedeutung von NFATc2 in einem Mastzell-abhängigen Modell der transkutanen Immunisierung mit einem TLR7-Liganden als Adjuvans zu untersuchen. Experimente an NFATc2-defizienten Mäusen ergaben zunächst, dass die Schlüsselprozesse Entzündung, Auswanderung antigenpräsen-tierender Zellen, Lymphknotenhypertrophie sowie Expansion und Funktion spezifischer T-Zellen in Abwesenheit des Transkriptionsfaktors NFATc2 extrem beeinträchtigt sind. Dieser experimentell induzierte Phänotyp gleicht somit dem mastzellloser Mäuse in dieser Immunisierungsstudie. Rekonstitutionsexperimente erlaubten es, in vitro generierte Mastzellen aus NFATc2-defizienten und NFATc2-kompetenten Spendern in mastzelllose Mäuse zu transferieren und deren Reaktivität in dem angewandten TLR7-abhängigen Entzündungsmodell in vivo zu vergleichen. Hierbei zeigte sich, dass die in NFATc2-defizienten Mäusen nach transkutaner Immunisierung zu beobachtenden Beeinträchtigungen gänzlich auf die Abwesenheit des NFATc2 in Mastzellen zurückzuführen sind. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen somit, dass der Transkriptionsfaktor NFATc2 für die Funktion der Mastzelle in vivo eine bedeutsame Rolle spielt. Dies betrifft sowohl Reaktionen des angeborenen als auch des erworbenen Immunsystems. Darüber hinaus könnte NFATc2 ein wichtiges Ziel bei therapeutischen Maßnahmen gegen mastzellabhängige Krankheiten darstellen.

Analyse humaner regulatorischer T-Zellen im humanisierten Mausmodell

Regulatorische T-Zellen sind essentiell für die Aufrechterhaltung der peripheren Toleranz. Hierbei sorgen diese hocheffektiven Suppressorzellen für ein immunologisches Gleichgewicht, indem sie Immunantworten gegen Autoantigene sowie harmlose Nahrungs- und Umweltantigene verhindern. Andererseits können diese bei chronischen Infekten Immunantworten reduzieren sowie effektive Antitumor-Immunantworten hemmen. Aufgrund ethischer Erwägungen ist die Erforschung regulatorischer T-Zellen und deren Rolle bei der Tumorentwicklung weitestgehend auf Mausmodelle oder humane in vitro oder ex vivo Analysen beschränkt. Um diese Limitationen zu überwinden und translationale immunologische Experimente zu ermöglichen, wurde hier ein humanisiertes Mausmodell verwendet. T- und B-Zell-defiziente NOD-scid IL2Rgammanull (NSG) Mäuse wurden mit humanen CD34+ hämatopoetischen Stammzellen aus Nabelschnurblut rekonstituiert. Aus diesen Stammzellen entstanden in den Tieren vielfältige humane Immunzellen. Im murinen Thymus der NSG Tiere entwickelten sich CD4+ und CD8+ einzelpositive T-Zellen, welche als funktionelle Effektorpopulationen in die Peripherie auswanderten. Humane regulatorische T-Zellen (CD4+ CD25+ Foxp3+ CD127-) entwickelten sich ebenfalls im murinen Thymus der Tiere und machten ca. 10% der humanen peripheren CD4+ T-Zellen in den Mäusen aus. Diese humanen regulatorischen T-Zellen zeigten vorwiegend einen HLA-DR+ Phänotyp, welcher mit höchster Suppressivität assoziiert ist. Weiter verhielten sich die regualtorischen T-Zellen anergisch und bewiesen ihre Funktionalität unter anderem durch die Inhibition der Proliferation von Effektor-T-Zellen in vitro. rnSubkutan injizierte Tumorzellen eines humanen undifferenzierten pleomorphen Sarkoms wurden in den humanisierten Mäusen nicht abgestoßen und der Tumor konnte, trotz Infiltration humaner Immunzellen, ungehindert wachsen. Als mögliche Ursache hierfür zeigte sich die selektive Akkumulation regulatorischer T-Zellen im Tumor. Zusammen mit dem erhöhten Anteil humaner regulatorischer T-Zellen in der Peripherie, weisen diese Beobachtungen deutliche Parallelen mit Befunden aus humanen Patienten auf. Dies bietet somit erstmalig die Option in vivo die Rolle humaner regulatorischer T-Zellen im undifferenzierten pleomorphen Sarkom zu analysieren. Die hier gezeigten Daten machen deutlich, dass es das humanisierte Mausmodell ermöglicht, die Entstehung und Funktion humaner regulatorischer T-Zellen in vivo zu analysieren, deren Bedeutung in klinisch relevanten Modellen zu charakterisieren und somit innovative Therapien zu etablieren.

Prozessierung des humanen GARP–Rezeptors und die physiologischen Auswirkungen

GARP (Glycoprotein A Repetitions Predominant) ist ein Oberflächenrezeptor auf regulatorischen T–Zellen (TRegs), der den latenten TGF–β (Transforming Growth Factor–β) bindet. Ein Funktionsverlust von T Regs hat gravierende Autoimmunerkrankungen wie das Immunodysregulation Polyendocrinopathy Enteropathy X–linked Syndrome (IPEX), Multiple Sklerose (MS) oder Rheumatoide Arthritis (RA) zur Folge. GARP stellt über eine Erhöhung der Aktivierbarkeit von TGF–β den regulatorischen Phänotyp von TRegs sicher und inhibiert die Ausbreitung von autoreaktiven TH17 Zellen.rn In dieser Arbeit stand die Regulation von GARP selbst im Mittelpunkt. Es konnte gezeigt werden, dass es sich innerhalb der kiefertragenden Vertebraten um ein strikt konserviertes Protein handelt. Datenbankanalysen machten deutlich, dass es zuerst in basalen Knochenfischen zusammen mit anderen Komponenten der adaptiven Immunantwort auftritt. Ein 3D–Modell, welches über Homologiemodellierung erstellt wurde, gab Aufschluss über die Struktur des Rezeptors und mögliche intramolekulare Disulfidbrücken. Für in vitro Versuche wurde eine lösliche Variante von GARP durch einen Austausch der Transmembrandomäne durch C–terminale Meprin α Domänen konstruiert. Diese Variante wurde in der eukaryotischen Zellkultur zuverlässig in den Überstand sezerniert und konnte chromatografisch gereinigt werden. Mit diesem rekombinanten GARP wurden Prozessierungsversuche mit Autoimmunpathogenese assoziierten Proteasen durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass die Serinproteasen Trypsin, Neutrophile Elastase und Plasmin, sowie die Metalloprotease MMP2 in der Lage sind, GARP vollständig zu degradieren. In TGF–β sensitiven Proliferationsuntersuchungen stellte sich heraus, dass die entstandenen Fragmente immer noch in der Lage waren die Aktivierbarkeit von TGF–β zu erhöhen. Neben der Degradierung durch die oben genannten Proteasen konnte ebenfalls beobachtet werden, dass MMP9 und Ovastacin in der Lage sind GARP spezifisch zu schneiden. Ovastacin mRNA wurde in dieser Arbeit das erste Mal außerhalb der Oocyte, in T–Zellen beschrieben. Mit GARP wurde zudem das zweite Proteinsubstrat, neben dem Zona Pellucida Protein 2 identifiziert. Das durch MMP9 erzeugte N–terminale Fragment besitzt zwar die Eigenschaft, an TGF–β zu binden, kann aber die Aktivierbarkeit von TGF–β nicht mehr wie das intakte GARP erleichtern. rnDiese Arbeit zeigte, dass GARP durch Proteolyse reguliert wird, wobei die entstehenden Fragmente unterschiedlichen Einfluss auf die Aktivierbarkeit von TGF–β haben. Dieses Wissen bildet die Grundlage für weitere Untersuchungen im translationalen Forschungsbereich, um die gewonnenen Erkenntnisse zur Immunmodulation in der Therapie verschiedener Krankheiten einsetzen zu können.rn

Effects of TLR agonists on the hypoxia-regulated transcription factor HIF-1alpha and dendritic cell maturation under normoxic conditions

Dendritic cells (DC) are professional antigen presenting cells that represent an important link between innate and adaptive immunity. Danger signals such as toll-like receptor (TLR) agonists induce maturation of DC leading to a T-cell mediated adaptive immune response. In this study, we show that exogenous as well as endogenous inflammatory stimuli for TLR4 and TLR2 induce the expression of HIF-1alpha in human monocyte-derived DC under normoxic conditions. On the functional level, inhibition of HIF-1alpha using chetomin (CTM), YC-1 and digoxin lead to no consistent effect on MoDC maturation, or cytokine secretion despite having the common effect of blocking HIF-1alpha stabilization or activity through different mechanisms. Stabilization of HIF-1alpha protein by hypoxia or CoCl(2) did not result in maturation of human DC. In addition, we could show that TLR stimulation resulted in an increase of HIF-1alpha controlled VEGF secretion. These results show that stimulation of human MoDC with exogenous as well as endogenous TLR agonists induces the expression of HIF-1alpha in a time-dependent manner. Hypoxia alone does not induce maturation of DC, but is able to augment maturation after TLR ligation. Current evidence suggests that different target genes may be affected by HIF-1alpha under normoxic conditions with physiological roles that differ from those induced by hypoxia.

Protein level expression of Toll-like receptors 2, 4 and 9 in renal disease

Toll-like receptors (TLR) recognize a variety of ligands, including pathogen-associated molecular patterns and link innate and adaptive immunity. Individual receptors can be up-regulated during infection and inflammation. We examined the expression of selected TLRs at the protein level in various types of renal disease.

CD27 signaling on chronic myelogenous leukemia stem cells activates Wnt target genes and promotes disease progression

Chronic myelogenous leukemia (CML) results from a chromosomal translocation in hematopoietic stem or early progenitor cells that gives rise to the oncogenic BCR/ABL fusion protein. Clinically, CML has a chronic phase that eventually evolves into an accelerated stage and blast crisis. A CML-specific immune response is thought to contribute to the control of disease. Whether the immune system can also promote disease progression is not known. In the present study, we investigated the possibility that the TNF receptor family member CD27 is present on leukemia stem cells (LSCs) and mediates effects of the immune system on CML. In a mouse model of CML, BCR/ABL+ LSCs and leukemia progenitor cells were found to express CD27. Binding of CD27 by its ligand, CD70, increased expression of Wnt target genes in LSCs by enhancing nuclear localization of active β-catenin and TRAF2- and NCK-interacting kinase (TNIK). This resulted in increased proliferation and differentiation of LSCs. Blocking CD27 signaling in LSCs delayed disease progression and prolonged survival. Furthermore, CD27 was expressed on CML stem/progenitor cells in the bone marrow of CML patients, and CD27 signaling promoted growth of BCR/ABL+ human leukemia cells by activating the Wnt pathway. Since expression of CD70 is limited to activated lymphocytes and dendritic cells, our results reveal a mechanism by which adaptive immunity contributes to leukemia progression. In addition, targeting CD27 on LSCs may represent an attractive therapeutic approach to blocking the Wnt/β-catenin pathway in CML.

Brain infiltration of leukocytes contributes to the pathophysiology of temporal lobe epilepsy

Clinical and experimental evidence indicates that inflammatory processes contribute to the pathophysiology of epilepsy, but underlying mechanisms remain mostly unknown. Using immunohistochemistry for CD45 (common leukocyte antigen) and CD3 (T-lymphocytes), we show here microglial activation and infiltration of leukocytes in sclerotic tissue from patients with mesial temporal lobe epilepsy (TLE), as well as in a model of TLE (intrahippocampal kainic acid injection), characterized by spontaneous, nonconvulsive focal seizures. Using specific markers of lymphocytes, microglia, macrophages, and neutrophils in kainate-treated mice, we investigated with pharmacological and genetic approaches the contribution of innate and adaptive immunity to kainate-induced inflammation and neurodegeneration. Furthermore, we used EEG analysis in mutant mice lacking specific subsets of lymphocytes to explore the significance of inflammatory processes for epileptogenesis. Blood-brain barrier disruption and neurodegeneration in the kainate-lesioned hippocampus were accompanied by sustained ICAM-1 upregulation, microglial cell activation, and infiltration of CD3(+) T-cells. Moreover, macrophage infiltration was observed, selectively in the dentate gyrus where prominent granule cell dispersion was evident. Unexpectedly, depletion of peripheral macrophages by systemic clodronate liposome administration affected granule cell survival. Neurodegeneration was aggravated in kainate-lesioned mice lacking T- and B-cells (RAG1-knock-out), because of delayed invasion by Gr-1(+) neutrophils. Most strikingly, these mutant mice exhibited early onset of spontaneous recurrent seizures, suggesting a strong impact of immune-mediated responses on network excitability. Together, the concerted action of adaptive and innate immunity triggered locally by intrahippocampal kainate injection contributes seizure-suppressant and neuroprotective effects, shedding new light on neuroimmune interactions in temporal lobe epilepsy.