Expressionsanalyse von Genen des angeborenen Immunsystems bei Dendritischen Zellen / Monozyten nach Stimulation mit Lipopolysaccharid und Aspergillus fumigatus-Konidien mittels quantitativer RT-PCR

Abstract

Toll-like-Rezeptoren gehören zu den signaltransferierenden Rezeptoren des angeborenen Immunsystems. Über sie werden Pathogen-assoziierte Muster erkannt und es kommt zur inflammatorischen Immunreaktion, mit dem Ziel, die eingedrungenen Pathogene zu eliminieren. In Dendritischen Zellen werden über TLRs außerdem das adaptive Immunsystem aktivierende Signale gesteuert. Im Rahmen der durchgeführten Genexpressions-Analysen wurde im ersten Teil der Arbeit beim Vergleich von Monozyten mit Dendritischen Zellen eine entgegengesetzte Regulation des TLR4 nach Stimulation mit Lipopolysaccharid entdeckt. Während es bei Monozyten zu einer gesteigerten Expression nach LPS-Kontakt kam, wurde TLR4, der LPS im Zusammenspiel mit Co-Rezeptoren wie CD14 oder MD-2 bindet, bei DCs reduziert exprimiert. Daneben konnte festgestellt werden, dass es bei Monozyten im Gegenzug zur vermehrten TLR4-Expression zu einer Verminderung der CD14-Expression kam. Somit kann schlussgefolgert werden, dass beide Zelltypen durch Herunter-Regulation der Expression eines Rezeptors oder Co-Rezeptors einer LPS-Überstimulation und folglich der Enstehung eines lebensbedrohlichen endotoxischen Schocks entgegenzuwirken scheinen. Der zweite Abschnitt der Arbeit beschäftigte sich mit der Interaktion von Dendritischen Zellen mit Aspergillus fumigatus-Konidien. A. fumigatus ist als Auslöser einer oft tödlich verlaufenden invasiven Aspergillose insbesondere bei immunsupprimierten Patienten sehr gefürchtet. Durch Vergleich der ermittelten TLR4-Expressionsveränderungen mit denen nach LPS-Stimulation durfte auf eine Beteiligung von TLR4 an der Bindung von A. fumigatus-Konidien geschlossen werden, da es ebenfalls zu einer Herunter-Regulation der TLR4-Gene auf mRNA-Ebene gekommen war. Ähnliche Beobachtungen bei TLR8 lassen eine Interaktion zwischen diesem Rezeptor und den Aspergillus-Konidien in Betracht ziehen. Da bisher keinerlei Anhaltspunkte für diese Theorie in der Literatur zu finden sind, müssen diesbezügliche Hypothesen bis zur Klärung durch weitergehende Untersuchungen mit Vorsicht betrachtet werden. Die bei der Untersuchung der Genexpression von MCP1 festgestellte Verstärkung dieser nach Kontakt mit A. fumigatus-Konidien weist auf die Beteiligung dieses Cytokins an der Immunantwort gegen Aspergillus-Konidien hin. Zusätzlich zu den bis hier getroffenen Aussagen muss festgehalten werden, dass bei der Stimulation humaner DCs mit A. fumigatus-Konidien im Gegensatz zur LPS-Stimulation teilweise eine erhebliche Variation der Ergebnisse zwischen den einzelnen Experimenten aufgetreten war. Die geringere immunstimulierende Potenz der Konidien im Vergleich zu LPS und damit der stärkere Einfluss spender- und pilzstammspezifischer Faktoren muss hierfür als Ursache angenommen werden.

Toll-like-receptors are part of the signal transferring receptors of the innate immune system. They detect pathogen-associated patterns and an inflammatory immune reaction follows - with the aim to eliminate the invaded pathogens. Furthermore, the adaptive immune system activating signals are controlled by TLRs in dendritic cells. First part of the gene expression analysis shows that monocytes compared to dendritic cells answer with a converse regulation of TLR 4 after stimulation with lipopolysaccharides. Monocytes react with an up-regulation while dendritic cells answer with a down-regulation of TLR 4, which detects LPS together with co-receptors like CD 14 or MD 2. It is also shown that CD 14 is down-regulated in monocytes while TLR 4 is up-regulated as shown before. Thus, both cell types work against over-stimulation of LPS by down-regulation of receptors or co-receptors. This mechanism seems to prevent a life-threatening endotoxic shock. Second part of the gene expression analysis examinates the interaction between dendritic cells and Aspergillus fumigatus conidia. A. fumigatus causes invasive aspergilloses, which often ends lethal especially for immune supprimated patients. Comparing the TLR 4 expression after A. fumigatus stimulation with the one after LPS stimulation it is expected that TLR 4 plays a role in the binding of A. fumigatus conidia, because there is also a down-regulation of TLR 4 mRNA. Similar reactions of TLR 8 may possibly show an interaction between this receptor and A. fumigatus conidia. This hypothesis however cannot be found in any literature yet. It has to be examinated in future works. Besides, the up-regulation of MCP1 in dendritic cells after contact with Aspergillus fumigatus conidia indicates the involvement of this cytokine in the immune response against Aspergillus conidia. In addition to all these conclusions it is important to say that the results of the gene expression show a wider variation after Aspergillus stimulation than LPS stimulation. This might be caused by a smaller immune stimulating potential of the conidia compared to LPS and thus by a stronger influence of donor and fungus specific factors.