Zusammenfassung englisch/deutsch - OvGU

Zusammenfassung
M.Sc (Biomedical Sciences) Aindrila Biswas
Functional analysis of Ly6Chi inflammatory monocytes and Ly6G+ neutrophil
granulocytes in chronic cerebral toxoplasmosis.
Toxoplasma gondii (T. gondii) ist ein obligat intrazellulŠrer Parasit, der dafŸr bekannt
ist, dass er in der Lage ist alle warmblŸtigen Tiere einschlie§lich des Menschen zu
infizieren. Der Parasit hat einen ausgeprŠgten Tropismus fŸr das zentrale
Nervensystem (ZNS), wo er lebenslang Ÿberdauern kann und somit eine chronische
Infektion etabliert. Chronische zerebrale Toxoplasmose ist gekennzeichnet durch die
Aktivierung residenter Zellen und die Einwanderung von Immunzellen aus der
Peripherie. Es gibt zahlreiche Studien, die belegen, dass die aus dem Knochenmark
abgeleiteten myeloiden Zellen eine heterogene Population darstellen, deren Subtypen
vielfŠltige Funktionen haben. Es ist jedoch nicht vollstŠndig aufgeklŠrt, wie diese
Zellen in Bezug auf Differenzierung und Effektorfunktionen auf zerebrale
Toxoplasmose reagieren. Das Ziel dieser Doktorarbeit war es, die Rekrutierung,
Funktion und Differenzierung von Monozyten und Neutrophilen im Verlauf der
murinen zerebralen Toxoplasmose zu untersuchen.
Wir konnten zeigen, dass die infiltrierenden Ly6ChiCCR2+ inflammatorischen
Monozyten eine entscheidende Rolle bei der Abwehr des Wirts spielen: Die
spezifische
Depletion
dieser
Monozyten-Subpopulation
hatte
eine
erhšhte
Parasitenlast zur Folge, was mit einer erhšhten AnfŠlligkeit fŸr die Infektion
verbunden war. Die gegensŠtzlichen Eigenschaften der Ly6ChiCCR2+ Monozyten bei
der Wirtsabwehr zeigten sich in der Produktion von sowohl pro- als auch antiinflammatorischen Mediatoren. Mittels adoptiven Transfers bestŠtigten wir, dass sich
die rekrutierten Monozyten weiterhin in zwei verschiedene Subpopulationen
differenzieren: (i) Ly6CintCCR2+F4/80neg Monozyten, die mit der Hochregulation von
MHC
I
(HaupthistokompatibilitŠtskomplex
Klasse
I,
englisch
major
histocompatibility complex class I) und MHC II zur Interaktion mit T-Lymphozyten
Eigenschaften von dendritischen Zellen aufweisen. (ii) Ly6CnegF4/80hi Monozyten,
die eine erhšhte phagozytische KapazitŠt erbrachten und zugleich TREM2 (englisch
triggering receptor expressed on myeloid cells 2) hochregulierten. DarŸber hinaus
zeigten wir, dass die Rekrutierung von Ly6Chi Monozyten durch PSGL-1 (englisch Pselectin glycoprotein ligand 1) reguliert wird.
Im Anschluss an unsere Charakterisierung der aus dem Knochenmark entstammenden
inflammatorischen Monozyten untersuchten wir die Rolle der Ly6G+ Neutrophilen in
der zerebralen Toxoplasmose. Unsere Studie zeigte, dass die einwandernden
Neutrophilen eine nicht-lymphoide Quelle von Interferon-γ (IFN-γ) sind. Dieses
Zytokin ist der wichtigste Vermittler der Resistenz gegen T. gondii. Wir fanden
heraus, dass die infiltrierenden Ly6G+ Neutrophilen insbesondere zu Beginn der
chronischen zerebralen Toxoplasmose die hauptsŠchlichen Produzenten von IFN-γ
darstellen. Des Weiteren zeigten wir, dass die Rekrutierung der Monozyten ins ZNS
von den Neutrophilen abhŠngt. Die verminderte Rekrutierung von Ly6Chi
inflammatorischen
Monozyten
auf
Grund
der
spezifischen
Depletion
der
infiltrierenden Ly6G+ Neutrophilen hatte geringere Spiegel von IL-10 und TNF im
Gehirn zur Folge. Abschlie§end beschrieben wir, dass Ly6G+ Neutrophile eine
heterogene Population darstellen, die aus zwei Subpopulationen besteht: (i)
Ly6G+CD62LhiCXCR4+ Neutrophile, die eine hohe Expression von CRAMP
(englisch
cathelicidin-related
antimicrobial
peptide)
aufwiesen
um
die
Monozytenrekrutierung zu fšrdern. (ii) Ly6G+CD62LloCXCR4+ Neutrophile, die
gro§e Mengen an IFN-γ sezernierten um die EntzŸndungsreaktion zu etablieren.
Insgesamt zeigten die vorliegenden Studien, dass aus dem Knochenmark stammende
myeloide Zellen einen enormen Grad an HeterogenitŠt aufweisen und ein breites
Repertoire an Effektorfunktionen besitzen, die einen entscheidenden Beitrag zur
Parasitenkontrolle und Immunregulation im Verlauf der chronischen zerebralen
Toxoplasmose leisten.
Abstract
M.Sc (Biomedical Sciences) Aindrila Biswas
Functional analysis of Ly6Chi inflammatory monocytes and Ly6G+ neutrophil
granulocytes in chronic cerebral toxoplasmosis.
!
Chronic cerebral toxoplasmosis is characterized by the activation of resident cells and
infiltration of immune cells from the periphery to the central nervous system (CNS).
The bone marrow (BM) derived myeloid cells comprise a heterogeneous population
where the subtypes have diverse functions. However, how these cells respond to
cerebral toxoplasmosis regarding differentiation and effector functions is not fully
understood. The overall aim of this thesis was to investigate the recruitment, function
and differentiation of monocytes and neutrophils in murine cerebral toxoplasmosis.
This study showed that the infiltrating Ly6ChiCCR2+ inflammatory monocytes play a
crucial role in host defense. Ly6ChiCCR2+ monocytes regulate the host defense by the
production of both pro-inflammatory and anti-inflammatory mediators. We confirmed
the recruited monocytes further develop into two distinct subpopulations. (i) The
Ly6CintCCR2+F4/80neg monocytes, which upregulated standard dendritic cell (DC)
markers suggesting antigen presentation properties. (ii) The Ly6CnegF4/80hi
monocytes, which displayed elevated phagocytic capacity while upregulating
triggering receptor expressed on myeloid cells Ð 2 (TREM2). We also showed
recruitment of Ly6Chi monocytes is regulated by P-selectin glycoprotein ligand-1
(PSGL-1).
Our study identified that the infiltrating neutrophils are a non-lymphoid source of
interferon- (IFN-) γ, the cytokine known to be the major mediator of resistance to T.
gondii. Furthermore, we also detected neutrophil-dependant monocyte recruitment to
the CNS. Finally, we described that Ly6G+ neutrophils are a heterogeneous
population where one subset Ly6G+CD62LhiCXCR4+ with high cathelicidin-related
antimicrobial peptide (CRAMP) expression promotes monocyte recruitment, while
the other subset Ly6G+CD62LloCXCR4+ with high IFN-γ production establishes
inflammatory response.
Collectively, the present studies revealed that the BM derived myeloid cells display
vast degree of heterogeneity with a repertoire of effector functions crucial in parasite
control and immune regulation in chronic cerebral toxoplasmosis.