Evidence from Knockout Mice - ETH E
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Diss. ETHNo. 11618 Function of Tumor Necrosis Factor and Lymphotoxin a in the Murine Immune System: Evidence from Knockout Mice A dissertation submitted to the SWISS FEDERAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY ZÜRICH for the degree of DOCTOR OF NATURAL SCIENCES presented by Matthias Müller dipl. Natw. ETH born April 5th 1967 Citizen of Hundwil (AR) on recommendation of Prof. Dr. F. Würgler, examiner PD Dr. K. Frei, coexaminer Accepted Dr. H.-P. Eugster, coexaminer Zürich 1996 1 1. Zusammenfassung Das Ziel dieser Arbeit war, eine Tumor Nekrose Faktor und Maus zu generieren Mit Hilfe der zu homologen Rekombination wurden inaktiviert. Die nachgewiesen. die Gene in und deren Die Jungtiere geboren. Rückkreuzung mit in Implantation Integration embryonalen Stammzellen wurde mit Hilfe von RT-PCR und der rekombinanten ES-Zellen in Injektion Nach Lymphotoxin defiziente charakterisieren. erfolgreiche homologe Rekombination Southern Blot Blastozysten möglich und diese soweit als pseudoschwangere Muttertiere, wurden Chimäre des mutierten Allels in die Keimbahn wurde durch Wild-typ-Tieren erreicht, wodurch heterozygote wurden. Durch Kreuzen dieser Tiere Tiere konnte eine heterozygoten geboren homozygote "Knockout"-Linie etabliert werden. Die Mäuse entwickelten sich normal und Analyse der Tiere dass sie keine ergab, waren fertil. Eine genauere anatomische Lymphknoten und keine Peyer'schen Platten bilden konnten. Desweiteren hatte die Milz eine veränderte Struktur, in welcher die Tund B-Zellareale klar ersichtlich weniger waren. Die Anzahl der Plasmazellen in der Lamina Propria der Darmmucosa der mutierten Mäuse einerseits die Anzahl war erhöht und andererseits die basalen fanden sich Ig-Ablagerungen. Milz eine starke Aufregulation Die mutierte Maus von war - Maus zu Lunge, dem Thymus und der der MHC-class I - Antigen Expression auf. resistent gegenüber einer kombinierten Injektion und D-Galaktosamid Durch (D-Gal), war Transplantation defiziente Mäuse konnte dieser welche in der normalen Schock führte. T-Zell-abhängige Antigene, Schafserythrozyten (SRBC) normal. Die Anti-SRBC-Antwort gekennzeichnet. den Faktor fünf um Zudem trat im Herz, in der Die humorale Immunreaktion wurde durch zwei war B-Lymphozyten In den Glomeruli der Niere Leberversagen und kardiovaskulärem Stomatitis Virus (VSV) und IgA produzierenden dramatisch reduziert. Im Blut Ig-Werte reduziert. wie erwartet Lipopolysaccharid (LPS) war durch einen fehlenden von Isotypenwechsel Wild-typ-Knochenmark Isotypenwechsel Vesicular getestet. Die Antwort auf VSV wieder in bestrahlte, hergestellt werden. Interessanterweise hatten solche Mäuse auch wieder eine normale Milz und die Lamina Propria wurde wieder von IgA produzierenden Plasmazellen Mäuse immer noch keine Umgekehrt transferieren. Lymphknoten hatten. "Knockout"-Phänotyp in normale, bestrahlte Mäuse Peyer'schen Hess sich auch der bevölkert. Dies obwohl die Platten und auch keine 2 Die primäre zytotoxische T-Lymphozyten-Reaktion (CTL) wenig reduziert Im Chonomeningitis LCMV war Gegensatz dazu war gegen Vaccinia Virus die primäre Antwort gegen das war nur Lymphocyten Virus (LCMV) stark reduziert Die sekundäre CTL-Antwort gegen präsent, jedoch immer noch reduziert Trotz der verminderten CTL-Antwort wurde das LCMV-Arm Virus jedoch von Die Bakterien Wirtsabwehr wurde durch die Infektion mit Listeria spezifische monocytogenes getestet Im Gegensatz den Mausen eliminiert zu den Wild-typ-Mausen, die komplett resistent waren, konnten die mutanten Tiere die Infektion nicht kontrollieren Die Leber zeigte grosse, nekrotische Lasionen Makrophagen gezeigt, dass In vitro wurde bei defizienten diese das intrazellulare Knochenmarks- Wachstum von Listeria monocytogenes schlechter kontrollieren konnten, obwohl die NO-Produktion derjenigen von deuten auf einen Wild-typ-Makrophagen vergleichbar war Experimentelle TNF-abhangigen Weg zweiten, NO unabhängigen, aber des Listenenwachstum durch Makrophagen hin Dieser involviert Weiter fanden wir, dass die mit Zytokintransknption in zur mit Hinweise Inhibition Superoxidradikale den Makrophagen nach Inkubation Listenen monocytogenes zwischen defizienten und Wild-typ-Tieren unterschiedlich war TNF/LTa defiziente Mause können hilfreich zwei Zytokine genauer Toxikopathologie, sowie Vordergrund stehen zu studieren der Einfluss von sein, um verschiedene Funktionen dieser Dabei werden die Xenobiotika induzierte TNF respektive LTa auf das Immunsystem im 3 2. Summary goal of this work was the generation of a tumor necrosis factor (TNF) and lymphotoxin-a (LTa) double deficient mouse and its phenotypic characterization. Gene The with a achieved in erabryonic stem replacement vector and verified Homozygous and mice mutant develop normally peyer's patches, reduced mucosal a six-fold increase in Ig depositions in circulation. antigen expression wild-type on and the renal differences compared and nodes lymph no splenic altered an loss of defined T- and B-cell a and glomerulus a up-regulation strong bone Wild-type correct lymphocyte or sheep were zones. in of MHC- observed. While were TNF/LTa double deficient measured after immunization with red blood cells wild-type were (SRBC). marrow transplantation a deficiency in circulation and cells but neither phenotype lymph a nodes in normal a repopulated lamina propria nor no SRBC-specific isotype class into TNF/LTa double deficient mice the defective Ig class switch. These mice had counts In the case of VSV found. However, the markedly altered, characterized by was switoh. marrow by D-galactosamine (D-GalN), the to antibody response plasma have They endothelial cells of different tissues vesicular Stomatitis virus (VSV) knockout fertile. B-lymphocytes and reduced basal Ig levels resistant. Antibody responses were could are mice succumbed to cardiovascular shock after combined administration of lipopolysacchande (LPS) mice by homologous recombinaüon by Southern blot and RT-PCR analysis. IgA producing plasma cells and microarchitecture. The latter is characterized The mutant mice have class I cells (ES) was linearized inactivation spieen, normal with IgA producing peyer's patches. Conversely, could be transferred to irradiated wild-type recipient the TNF/LTa mice by bone transplantation. Primary cytotoxic T lymphocyte (CTL) response reduced; however, strongly reduced in the (LCMV). secondary CTL response A was case of present to against vaccinia virus was slightly lymphocytic choriomeningitis virus a reduced extent, leading to eventual clearance of this virus from different Organs. After intravenous (i.v.) infection with low titers of Listeria monocytogenes knockout mice, in contrast control the infection and died from listeriosis characterized necrotic lesions in the liver. macrophages (BMDM) of Listeria monocytogenes correlated with listeria TNF dependent In conclusion useful for we have studying xenobiotics mediated wild-type, could bacteremia and Interferon-? (IFN-y) primed bone mutant mice had a reduced growth. Furthermore, growth reduction, but NO to by but independent pathway generated we capacity nitric oxide to marrow derived control intracellular (NO) production partially obtained evidence that there of intracellular not large growth control was by also a BMDM. mice deficient of TNF and LTa which will be very the function of TNF and LTa in the immune System and in toxicopathologies.
