Mechanismen zur Suppression der experimentellen akuten Graft-versus-Host-Disease

Die Transplantation von allogenen hämatopoetischen Stammzellen stellt für viele Patienten mit hämatologischen Erkrankungen, wie beispielsweise akuter Leukämie, oftmals die einzige kurative Therapieoption dar. Die Erkennung von Empfängerantigenen durch immunkompetente Zellen des Spenders bietet dabei die Basis für erwünschte Graft-versus-Tumor-Effekte, verursacht jedoch häufig außerdem die unerwünschte Graft-versus-Host Disease (GvHD), eine mitunter schwerwiegende Komplikation. In der vorliegenden Arbeit wurden potentielle Mechanismen zur Hemmung alloreaktiver CD4+ und CD8+ T-Zellen (TZ) und folglich zur Hemmung der akuten GvHD in einem experimentellen GvHD-Modell untersucht, welches auf dem Transfer von allogenen Zellen zwischen MHC-inkompatiblen Mausstämmen basiert. Die vorliegende Arbeit weist zum Einen darauf hin, dass das Fehlen MyD88- und TRIF-vermittelter Toll-like-Rezeptor-Signale zumindest im Rahmen des hier verwendeten Transplantationsmodells nicht zwingend zu einer Hemmung der akuten GvHD führt. Zum Anderen konnte belegt werden, dass CD4+ CD25+ regulatorische T-Zellen (Tregs) kompetente Suppressoren der durch alloreaktive CD4+ und CD8+ TZ ausgelösten akuten GvHD darstellen. In weiterführenden Experimenten ist gezeigt worden, dass die Tregs sich verschiedener Mechanismen bedienen, um ihre Zielzellen zu inhibieren. Das suppressive Zytokin Interleukin-10 kann als löslicher Mediator zumindest in vitro offenbar eine Rolle bei der Treg-vermittelten Suppression alloreaktiver TZ spielen. Da jedoch auch Tregs aus Interleukin-10-defizienten Spendern die GvHD-Entstehung in den Empfängern abschwächen konnten, müssen noch weitere Mechanismen involviert sein. Es konnte in einer gemischten Leukozyten Reaktion in vitro eine zellkontaktabhängige Kommunikation mittels gap junctions hauptsächlich zwischen den Tregs und den allogenen Dendritischen Zellen (DCs) nachgewiesen werden, welche prinzipiell den Transfer von cAMP möglich macht. Die Kommunikation zwischen Tregs und DCs resultierte in einem supprimierten Phänotyp der DCs, gekennzeichnet durch eine verminderte Expression kostimulatorischer Moleküle auf ihrer Oberfläche. Solche supprimierten DCs können als Folge die alloreaktiven Spender-TZ vermutlich nicht aktivieren. Das cAMP-erhöhende Rolipram konnte in einer gemischten Leukozyten Reaktion in vitro die Proliferation alloreaktiver CD4+ und CD8+ TZ hemmen. Daneben konnte die Treg-vermittelte Suppression alloreaktiver TZ und der GvHD in vivo durch die zusätzliche Verabreichung von Rolipram noch gesteigert werden. Im letzten Kapitel dieser Arbeit wurde beschrieben, dass die alleinige Aktivierung alloreaktiver CD8+ TZ ausreichend ist, um eine akute GvHD auszulösen. In diesem Zusammenhang konnte nachgewiesen werden, dass CD4+ CD25+ Tregs die akute GvHD auch in einer scheinbar MHC-II-unabhängigen Weise hemmen können. Zusammenfassend belegt die vorliegende Arbeit, dass Tregs in einem MHC-inkompatiblen Transplantationsmodell alloreaktive CD4+ und CD8+ TZ und folglich die Entstehung einer GvHD effizient hemmen können. Bei der Hemmung der GvHD kommen wahrscheinlich verschiedene Mechanismen zum Tragen. Zumindest in vivo scheint von Tregs produziertes Interleukin-10 eine untergeordnete Rolle bei der Suppression alloreaktiver TZ und der GvHD zu spielen, hierbei steht vermutlich vielmehr der cAMP-abhängige Suppressionsmechanismus im Vordergrund.

Apple latent infection caused by Neofabraea alba: host-pathogen interaction and disease management

Apple latent infection caused by Neofabraea alba: host-pathogen interaction and disease management Bull’s eye rot (BER) caused by Neofabraea alba is one of the most frequent and damaging latent infection occurring in stored pome fruits worldwide. Fruit infection occurs in the orchard, but disease symptoms appear only 3 months after harvest, during refrigerated storage. In Italy BER is particularly serious for late harvest apple cultivar as ‘Pink Lady™’. The purposes of this thesis were: i) Evaluate the influence of ‘Pink Lady™’ apple primary metabolites in N. alba quiescence ii) Evaluate the influence of pH in five different apple cultivars on BER susceptibility iii) To find out not chemical method to control N. alba infection iv) Identify some fungal volatile compounds in order to use them as N. alba infections markers. Results regarding the role of primary metabolites showed that chlorogenic, quinic and malic acid inhibit N. alba development. The study based on the evaluation of cultivar susceptibility, showed that Granny Smith was the most resistant apple cultivar among the varieties analyzed. Moreover, Granny Smith showed the lowest pH value from harvest until the end of storage, supporting the thesis that ambient pH could be involved in the interaction between N. alba and apple. In order to find out new technologies able to improve lenticel rot management, the application of a non-destructive device for the determination of chlorophyll content was applied. Results showed that fruit with higher chlorophyll content are less susceptible to BER, and molecular analyses comforted this result. Fruits with higher chlorophyll content showed up-regulation of PGIP and HCT, genes involved in plant defence. Through the application of PTR-MS and SPME GC-MS, 25 volatile organic compounds emitted by N. alba were identified. Among them, 16 molecules were identified as potential biomarkers.

Host race formation in Hyalesthes obsoletus (Signoret 1865)

Die Winden-Glasflügelzikade Hyalesthes obsoletus (Cixiidae, Glasflügelzikaden) nutzte in Deutschland ursprünglich die Ackerwinde Convolvulus arvensis als Wirtspflanze, allerdings nahm in den letzten zwei Dekaden die Abundanz auf der Großen Brennnessel Urtica dioica stark zu, zusammen mit der Inzidenz der Schwarzholzkrankheit Bois noir auf Weinreben. Bois noir wird durch ein Phytoplasma verursacht, das durch H. obsoletus von C. arvensis und U. dioica auf Weinreben übertragen wird. Es stellte sich daher die Frage, ob H. obsoletus Wirtsrassen entwickelt hat, die möglicherweise die Bois noir-Epidemiologie beeinflussen. In der vorliegenden Studie wurden folgende Fragestellungen bearbeitet: rn(1) Gibt es in Deutschland und Europa genetisch unterscheidbare Wirtsrassen von H. obsoletus auf den beiden Wirtspflanzen C. arvensis und U. dioica? Es wurden sieben Mikrosatellitenmarker entwickelt und etabliert, um H. obsoletus Populationen aus Deutschland und Europa genetisch zu analysieren. Es zeigte sich eine deutliche Differenzierung zwischen Populationen von beiden Wirtspflanzen in Deutschland, jedoch nicht in den historischen Ursprungsgebieten der deutschen Populationen, in der Schweiz, Italien oder Slovenien.rn(2) Wo sind die deutschen Wirtsrassen von H. obsoletus entstanden? Eine Einwanderung von südlichen, bereits an U. dioica angepassten Individuen stand einer lokalen Wirtsrassenevolution gegenüber. Die engere genetische Verwandtschaft der deutschen Population auf U. dioica zu denen auf C. arvensis, im Vergleich zu den übrigen Populationen auf U. dioica, impliziert einen lokalen Prozess im nördlichen Verbreitungsgebiet. Eine Immigration südlicher Tiere scheint nicht zur Diversifizierung beigetragen zu haben, führte aber möglicherweise einen U. dioica-spezifischen Phytoplasma-Stamm ein. Durch Wirtsrassenevolution entwickelten sich spezifische, vektorbasierte epidemiologische Kreisläufe der Schwarzholzkrankheit Bois noir. rn(3) Welche Präferenzen zeigen die beiden Wirtsrassen von H. obsoletus für die Wirtspflanzen C. arvensis und U. dioica und unterscheiden sich diese? Die Präferenz von H. obsoletus aus beiden deutschen Wirtsrassen in Bezug auf den Geruch der Wirtspflanzen wurde in einem Y-Olfaktometer untersucht, zusätzlich wurden beide Pflanzen direkt zur Wahl gestellt. Bei beiden Untersuchungen zeigte die Population von C. arvensis eine signifikante Präferenz für ihre native Wirtspflanze. Die Population von U. dioica wies dagegen keine Präferenz für den Geruch einer Wirtspflanze auf, bevorzugte im direkten Test jedoch signifikant ihre native Wirtspflanze. Dies weist darauf hin, dass die Anpassung an den „neuen“ Wirt noch nicht vollständig ist.rn

Immunregulatorische Mechanismen bei einer experimentellen akuten Graft-versus-Host-Disease

Die allogene hämatopoetische Stammzelltransplantation ist bereits seit mehreren Jahrzehnten zur Therapie von Leukämien und anderen malignen Erkrankungen etabliert, aber ihre Effektivität wird durch Graft-versus-Host Reaktionen weiterhin deutlich eingeschränkt. Um die zu Grunde liegenden Mechanismen besser zu verstehen und Möglichkeiten zur Modulation zu untersuchen, wurden in dieser Arbeit verschiedene Ansätze verfolgt.rnRegulatorische T-Zellen sind in der Lage allogene T-Zell-Antworten, wie sie auch bei einer GvH-Erkrankung auftreten zu supprimieren. Es konnte gezeigt werden, dass dies unabhängig von Interleukin-10 geschieht, dafür jedoch ein kontaktabhängiger Mechanismus eine wichtige Rolle spielt. Dabei wird cAMP von Treg über Gap-Junctions in allogene Dendritische Zellen übertragen und deren Aktivierung dadurch verhindert. Versuche zur Modulation dieses Mechanismus mithilfe von Phosphodiesterase-Inhibitoren haben gezeigt, dass diese nicht nur die suppressiven Fähigkeiten von Treg verbessern, sondern ebenfalls direkt auf die T-Zellen einwirken, die schließlich die GvH-Erkrankung auslösen. Diese Ergebnisse konnten in vivo bestätigt werden und zeigen somit einen möglichen Ansatz hin zu einer kombinierten zellulären und pharmakologischen Therapie von GvH-Erkrankungen. Ein großer Vorteil dabei wäre, dass bereits eine Palette an PDE-Inhibitoren in der Klinik zur Verfügung steht.rnInterleukin-10 ist ein immunsuppressives und anti-inflammatorisches Zytokin, dem bei der Regulation des Immunsystems eine wichtige Rolle zukommt. Wie in dieser und anderen Arbeiten gezeigt, ist diese Funktion von IL-10 auch bei GvH-Erkrankungen essentiell. Ein Ziel war es daher, die Zellpopulationen, die für die Produktion des Zytokins verantwortlich sind, zu identifizieren. Mittels einer IL-10 Reporter-Maus konnten B-Zellen vom Spender, wie auch vom Empfänger als IL-10 Produzenten ausgemacht werden. Darüberhinaus zeigen die so gefundenen Zellen auch einen typischen Phänotyp für sog. immunregulatorische B-Zellen. Transplantationsexperimente mit Mäusen, die einen B-Zell-spezifischen Knock-out für IL-10 tragen, konnten die Relevanz der B Zellen als IL-10 Produzenten in vivo belegen.rnDendritische Zellen sind sehr potente Antigenpräsentierende Zellen und somit in der Lage GvH-Reaktionen zu induzieren. Überraschenderweise ist das Überleben von Versuchsmäusen, denen alle DC oder auch nur die BATF3-abhängige Subpopulation der CD8α+ DC fehlt, nicht besser als das des WT, sondern sogar deutlich schlechter. Dies geht einher mit entsprechenden Veränderungen im Zytokinmilieu der peripheren lymphatischen Organe. Bei Abwesenheit der CD8α+ DC sind die Zellen der mesenterialen Lymphknoten nach dem Konditionierungsprotokoll stärkere Stimulatoren für allogene T-Zell-Proliferation, was eine Erklärung für die stärkere GvH-Erkrankung ist. Eine Erklärung für diese Befunde liefert die verringerte Anzahl an Treg, die nach einer Transplantation in Abwesenheit der CD8α+ DC zu beobachten ist.rnDie aufgezeigten immunsupressiven Mechanismen stellen gute Ansatzpunkte dar, um GvH-Erkrankungen besser zu verstehen und damit die Effektivität der allogenen hämatopoetischen Stammzelltransplantation zu verbessern.rn

Host and viral genetic correlates of clinical definitions of HIV-1 disease progression

Various patterns of HIV-1 disease progression are described in clinical practice and in research. There is a need to assess the specificity of commonly used definitions of long term non-progressor (LTNP) elite controllers (LTNP-EC), viremic controllers (LTNP-VC), and viremic non controllers (LTNP-NC), as well as of chronic progressors (P) and rapid progressors (RP).

The prevalence of endothelial dysfunction in patients with and without coronary artery disease

Endothelial dysfunction (ED) is frequently present in patients presenting with acute or stable coronary artery disease (CAD), but it is also found in patients presenting with chest pain without angiographic coronary lesions.

Infrared Parallaxes of Young Field Brown Dwarfs and Connections to Directly Imaged Gas-Giant Exoplanets

We have measured high-precision infrared parallaxes with the Canada-France-Hawaii Telescope for a large sample of candidate young (approximate to 10-100 Myr) and intermediate-age (approximate to 100-600 Myr) ultracool dwarfs, with spectral types ranging from M8 to T2.5. These objects are compelling benchmarks for substellar evolution and ultracool atmospheres at lower surface gravities (i.e., masses) than most of the field population. We find that the absolute magnitudes of our young sample can be systematically offset from ordinary (older) field dwarfs, with the young late-M objects being brighter and the young/dusty mid-L (L3-L6.5) objects being fainter, especially at J band. Thus, we conclude the "underluminosity" of the young planetary-mass companions HR 8799b and 2MASS J1207-39b compared to field dwarfs is also manifested in young free-floating brown dwarfs, though the effect is not as extreme. At the same time, some young objects over the full spectral type range of our sample are similar to field objects, and thus a simple correspondence between youth and magnitude offset relative to the field population appears to be lacking. Comparing the kinematics of our sample to nearby stellar associations and moving groups, we identify several new moving group members, including the first free-floating L dwarf in the AB Dor moving group, 2MASS J0355+11. Altogether, the effects of surface gravity (age) and dust content on the magnitudes and colors of substellar objects appear to be degenerate. (C) 2013 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

Zurich Fabry study - prevalence of Fabry disease in young patients with first cryptogenic ischaemic stroke or TIA

BACKGROUND AND PURPOSE: The etiology of stroke in young patients remains undetermined in up to half of the cases. Data on prevalence of Fabry disease (FD) in young people with cryptogenic ischaemic stroke are limited and controversial. We aimed to evaluate the frequency of unrecognized FD in a cohort of stroke patients at a tertiary stroke center. METHODS: Patients suffering from first cryptogenic ischaemic stroke or transient ischaemic attack (TIA) at the age of 18-55 years were screened for the presence of FD. We measured the serum activity of α-galactosidase (α-GAL) in all patients. In addition, sequencing of α-GAL gene was performed in men with low enzyme activity and in all women. RESULTS: Between January, 2006, and October, 2009, we recruited 150 patients (102 men, 48 women) with a mean age of 43 ± 9 years at symptom onset (135 ischaemic stroke, 15 TIA). The α-GAL activity was low in nine patients (6%; six men and three women). Genetic sequencing in six men with low enzyme activity and all 48 women detected no α-GAL gene mutation. CONCLUSION: Our study suggests that the yield of screening for FD in patients with first cryptogenic ischaemic stroke or TIA is very low. Further large-scale studies are needed to investigate the importance of FD amongst patients with recurrent cryptogenic strokes.

Joint-preserving surgery improves pain, range of motion, and abductor strength after Legg-Calvé-Perthes disease

Patients after Legg-Calvé-Perthes disease (LCPD) often develop pain, impaired ROM, abductor weakness, and progression of osteoarthritis (OA) in early adulthood. Based on intraoperative observations during surgical hip dislocation, we established an algorithm for more detailed characterization of the underlying pathomorphologies with a proposed joint-preserving surgical treatment.

Free-Ranging Wild Boar: A Disease Threat to Domestic Pigs in Switzerland?

The risk of transmission of pathogens from free-ranging wild boars (Sus scrofa scrofa) to outdoor domestic pigs (S. scrofa domesticus) is of increasing concern in many European countries. We assess this risk, using Switzerland as an example. We estimated 1) the prevalence of important pathogens in wild boars and 2) the risk of interactions between wild boars and outdoor pigs. First, we tested 252 wild boars from selected areas between 2008 and 2010 for infection with Brucella spp. Bacterial prevalence was estimated to 28.8% (confidence interval [CI] 23.0-34.0) when using bacterial culture (B. suis Biovar 2) and real-time polymerase chain reaction. Antibody prevalence was 35.8% (CI 30.0-42.0), which was significantly higher than in previous studies in Switzerland. We also tested 233 wild boars for porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV). Antibody prevalence was 0.43% (CI 0.01-2.4) for EU-PRRSV and real-time reverse transcription polymerase chain reaction results were negative. These findings suggest that B. suis is increasingly widespread in wild boars and PRRSV is currently not of concern. Second, we documented the spatial overlap between free-ranging wild boars and outdoor piggeries by mapping data on their respective occurrence. Wild boars are most widespread in the mountain range along the western and northern Swiss borders, while most piggeries are located in central lowlands. A risk of interaction is mainly expected at the junction between these two bioregions. This risk may increase if wild boars expand eastward and southward beyond anthropogenic barriers believed to limit their range. Therefore, we evaluated the potential of expansion of the wild boar population. Population trends suggest a continuous increase of wild boars for the past 15 yr. Surveillance of selected wildlife passages using cameras on highways and main roads indicates that these barriers are permeable (average of up to 13 wild boar crossings per 100 days). Thus an increase of wild boar range should be considered. There may be a risk of B. suis spillover from wild boars in Switzerland, which could increase in the future. Data on the occurrence of interactions between pigs and wild boars are needed to assess this risk.

Rheumatic heart disease: pilot study for a population-based evaluation of prevalence and cardiovascular outcomes among schoolchildren in Nepal

To evaluate a protocol for a population-based programme targeting the prevention of rheumatic heart disease (RHD) progression by early echocardiographic diagnosis of valvular lesions and timely implementation of secondary prevention.

Protocol for a population-based study of rheumatic heart disease prevalence and cardiovascular outcomes among schoolchildren in Nepal

Rheumatic heart disease (RHD) remains a major contributor to morbidity and mortality in developing countries. The reported prevalence rates of RHD are highly variable and mainly attributable to differences in the sensitivity of either clinical screening to detect advanced heart disease or echocardiographic evaluation where disease is diagnosed earlier across a continuous spectrum. The clinical significance of diagnosis of subclinical RHD by echocardiographic screening and early implementation of secondary prevention has not been clearly established. METHODS AND ANALYSIS: The authors designed a cross-sectional survey to determine the prevalence of RHD in children from private and public schools between the age of 5 and 15 years in urban and rural areas of Eastern Nepal using both cardiac auscultation and echocardiographic evaluation. Children with RHD will be treated with secondary prevention and enrolled in a prospective cohort study. The authors will compare the prevalence rates by cardiac auscultation and echocardiography, determine risk factors associated with diagnosis and progression of RHD, investigate social and economic barriers for receiving adequate cardiac care and assess clinical outcomes with regular medical surveillance as a function of stage of disease at the time of diagnosis. Prospective clinical studies investigating the impact of secondary prevention for subclinical RHD on long-term clinical outcome will be of central relevance for future health resource utilisation in developing countries. ETHICS AND DISSEMINATION: The study was considered ethically uncritical and was given an exempt status by the ethics committee at University of Bern, Switzerland. The study has been submitted to the National Nepal Health Research Council and was registered with http://www.ClinicalTrials.gov (NCT01550068). The study findings will be reported in peer-reviewed publications. CLINICALTRIALS.GOV IDENTIFIER: NCT01550068.

Hibernacula Microclimate and White-nose Syndrome Susceptibility in the Little Brown Myotis (Myotis lucifugus)

The objective of this project was to determine the relationship between hibernacula microclimate and White-nose Syndrome (WNS), an emerging infectious disease in bats. Microclimate was examined on a species scale and at the level of the individual bat to determine if there was a difference in microclimate preference between healthy and WNS-affected little brown myotis (Myotis lucifugus) and to determine the role of microclimate in disease progression. There is anecdotal evidence that colder, drier hibernacula are less affected by WNS. This was tested by placing rugged temperature and humidity dataloggers in field sites throughout the eastern USA, experimentally determining the response to microclimate differences in captive bats, and testing microclimate roosting preference. This study found that microclimate significantly differed from the entrance of a hibernaculum versus where bats traditionally roost. It also found hibernaculum temperature and sex had significant impacts on survival in WNS-affected bats. Male bats with WNS had increased survivability over WNS-affected female bats and WNS bats housed below the ideal growth range of the fungus that causes WNS, Geomyces destructans, had increased survival over those housed at warmer temperatures. The results from this study are immediately applicable to (1) predict which hibernacula are more likely to be infected next winter, (2) further our understanding of WNS, and (3) determine if direct mitigation strategies, such as altering the microclimate of mines, will be effective ways to combat the spread of the fungus.

Exploration Of Survival Traits In The White-Nose Syndrome-Affected Big Brown Bat (Eptesicus Fuscus)

The widespread mortality of hibernating bats is associated with the emerging infectious disease white-nose syndrome (WNS), and has provoked a strong interest in understanding which bats will survive, and why? The ability of infected bats to resist WNS may depend upon variation in the expression of different characteristics. In a captive colony of big brown bats, I sought to characterize the phenotypic variability, repeatability, and survivability for several key ¿survival¿ traits, including: torpor patterns, microclimate preferences, and wound healing capacity. Torpor patterns were profiled using temperature sensitive dataloggers throughout the hibernation season, while microclimate preferences were quantified by using temperature-graded boxes and thermal imaging. In order to assess wound healing capacity, small wing biopsies were obtained from each bat and healing progress was tracked for one month. Individuals exhibited a wide range of phenotypes that were significantly influenced by sex and body condition. Repeatability estimates suggest that there is not a strong genetic basis for the observed variation in torpor patterns or microclimate preferences. Certain phenotypes (e.g., BMI) were associated with an increased probability of overwinter survivorship, which suggests a basis for intra-species differences in WNS susceptibility. The results from this project provide novel insight into what we know about ¿who will survive,¿ and will influence the direction and implementation of future conservation and mitigation strategies.