@phdthesis{Radomski2018,
  author    = {Nadine Radomski},
  title     = {Zell- und molekularbiologische Studien zur zellautonomen anti-chlamydialen Abwehr dendritischer Zellen und nat{\"u}rlicher Killerzellen},
  journal    = {Cell- and molecular biological studies on cell-autonomous anti-chlamydial defense of dendritic cells and natural killer cells},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-opus-23716},
  pages     = {218},
  year      = {2018},
  abstract  = {Dendritische Zellen (DCs) und die von ihnen geprimten T-Zellen besitzen eine zentrale Funktion in der anti-chlamydialen Immunantwort. In Vorarbeiten unserer Arbeitsgruppe gelang unter Verwendung von immortalisierten murinen DCs (JAWSII-Zellen) und dem Chlamydienstamm C. psittaci (DC15) die erstmalige Identifizierung eines zellautonomen Abwehrweges in infizierten DCs. Diese zellul{\"a}re Selbstverteidigung ist dadurch charakterisiert, dass Chlamydien aus strukturell desintegrierten Inklusionen dem Autophagieweg zugef{\"u}hrt werden und es zur Generierung von Antigenen kommt, die mithilfe von MHCI-Molek{\"u}len auf der Zelloberfl{\"a}che von DCs entsprechenden CD8+ T-Zellen pr{\"a}sentiert werden. Die exakten zellul{\"a}ren Prozesse und biochemischen Abl{\"a}ufe der Desintegration und Autophagie chlamydialer Inklusionen in DCs wurden bisher noch nicht eingehend untersucht. Ziel dieser Arbeit war es daher, unter Einsatz des zuvor etablierten murinen Infektionssystems sowie C. psittaci (DC15), den xenophagosomalen Mechanismus der Chlamydienbek{\"a}mpfung infizierter DCs aufzukl{\"a}ren und weitere, hieran gekoppelte Folgeprozesse und funktionale Interaktionen mit anderen Immunzellen zu charakterisieren. Die hier in Kombination mit zellbiologischen und biochemischen Assays durchgef{\"u}hrten siRNA-Studien belegen eine funktionale Schl{\"u}sselrolle der Phospholipase cPLA2 in der anti-chlamydialen Abwehr infizierter DCs. Des Weiteren sprechen die Resultate daf{\"u}r, dass es durch die Wirkung der von ihr synthetisierten Arachidons{\"a}ure zu einer defekten OXPHOS und verminderten ATP-Produktion der Mitochondrien kommt und dies destruktive Auswirkungen auf die energieparasit{\"a}ren Chlamydien hat. Der Verlust der mitochondrialen Funktion sowie der damit verbundene Vitalit{\"a}tsverlust der Chlamydien scheinen unmittelbar durch den TNF-α/cPLA2-Signalweg kontrolliert zu werden. Des Weiteren lassen die Ergebnisse der Arbeit folgern, dass die Chlamydieninfektion mit einer metabolischen Umprogrammierung von der OXPHOS zur aeroben Glykolyse in DCs einhergeht. Durch die erh{\"o}hte Glykolyserate scheinen die infizierten DCs, den durch die gesch{\"a}digten Mitochondrien entstehenden Energieverlust, kompensieren zu k{\"o}nnen. Die Assoziation der Inklusionen mit stabilen, acetylierten Mikrotubuli spielt eine entscheidende Rolle sowohl f{\"u}r die erfolgreiche Etablierung der Chlamydien als auch deren vesikul{\"a}re Versorgung. Die hier durchgef{\"u}hrten Untersuchungen zeigen in infizierten DCs eine HDAC6-vermittelte Deacetylierung von Mikrotubuli. Dies f{\"u}hrt zu einem Verlust des peri-nukle{\"a}ren Transports bakterieller Vakuolen zum Golgi-Apparat und einer weiteren strukturellen Desintegration der chlamydialen Kompartimente. Der Vorgang erm{\"o}glicht es infizierten DCs, die durch cPLA2/Arachidons{\"a}ure beeintr{\"a}chtigen Inklusionen von der vesikul{\"a}ren Versorgung abzukoppeln und durch weitere intrazellul{\"a}re Mechanismen zu eliminieren. Die durchgef{\"u}hrten Untersuchungen zum intrazellul{\"a}ren Abbaumechanismus weisen auf eine Aggresomen-vermittelte Xenophagie der bakteriellen Strukturen hin. Massenspektrometrische Analysen der Aggresomen aus DCs sowie die gefundene Beteiligung der mitophagosomalen Schl{\"u}sselkomponenten HDAC6, Parkin, Pink-1 sowie p62 und Ubiquitin belegen einen simultanen auto-/xenophagosomalen Abbau defekter Mitochondrien und desintegrierter Chlamydien. Eine vergleichbare intrazellul{\"a}re anti-chlamydiale Abwehr konnte ebenfalls in prim{\"a}ren Maus- aber auch humanen DCs best{\"a}tigt werden. W{\"a}hrend des Infektionsverlaufs in DCs kommt es parallel zur Auto-/Xenophagie zu einer vermehrten Bildung von Multivesikulark{\"o}rperchen (MVBs) und einer daran gekoppelten Formation exosomaler Membranvesikel (iDexosomen), die massiv zur Induktion der IFN-γ-Sekretion benachbarter NK-Zellen und so zur Aktivierung einer NK-Zellantwort w{\"a}hrend der Chlamydieninfektion beitragen. Weitere Untersuchungen zeigen, dass das TNF-α infizierter DCs in Kombination mit dem durch iDexosomen induzierten IFN-γ von NK-Zellen zu einer erh{\"o}hten Apoptoseinduktion nicht-infizierter aber auch Chlamydien-infizierter Epithelzellen f{\"u}hrt. Dies deutet darauf hin, dass die chlamydiale Subversion der Apoptose infizierter Zellen zu einem gewissen Teil durch eine kombinatorische Wirkung von Exosomen, IFN-γ und TNF-α „ausgehebelt“ werden kann. Abschlie{\"s}end wurde in dieser Arbeit untersucht, ob und in welchem Ma{\"s}e die mit DCs kooperierenden NK-Zellen zellul{\"a}re Mechanismen besitzen, die eine zellul{\"a}re Chlamydieninfektion direkt bek{\"a}mpfen. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass es bei infizierten NK-Zellen zu keinem Zeitpunkt zu einer erfolgreichen chlamydialen Etablierung und zu keiner zyklusvermittelten EB-RB-Differenzierung kommt. Interessanterweise zeigen die infizierten NK-Zellen eine funktionale Reifung, die durch eine erh{\"o}hte IFN-γ-Sekretion, CD146-Induktion, PKC-θ-Aktivierung und Granula-Aussch{\"u}ttung charakterisiert ist und mit einer Freisetzung von nicht-infekti{\"o}sen EBs einhergeht. Diese Ausschleusung von Chlamydien konnte hier sowohl f{\"u}r immortalisierte als auch prim{\"a}re NK-Zellen der Maus gezeigt werden und l{\"a}sst sich durch die pharmakologische Blockierung zellul{\"a}rer Exozytoseprozesse inhibieren. Chlamydiale Strukturen innerhalb der NK-Zellen weisen in der Immunfluoreszenz und Elektronenmikroskopie eine ausgepr{\"a}gte Co-Lokalisierung mit sekretorischen Granula auf. Es scheint, dass das Granula-lokalisierte und ausgesch{\"u}ttete Granzym B verantwortlich f{\"u}r den beobachteten Infektionsverlust, der durch NK-Zellen freigesetzten EBs, ist. Die chlamydiale Infektion und Ausschleusung von EBs hat keinen detektierbaren negativen Einfluss auf die Funktion der NK-Zellen. Sie k{\"o}nnen nach einer Erstinfektion den chlamydialen Infektions- und Aussch{\"u}ttungsvorgang in einer weiteren Reaktion reproduzieren und besitzen eine zytotoxische Aktivit{\"a}t, die denen nicht-infizierter NK-Zellen entspricht oder sogar leicht erh{\"o}ht ist. Die von NK-Zellen freigesetzten nicht-infekti{\"o}sen Chlamydien zeigen eine nachweisbare Immunogenit{\"a}t, die laut IgG-Subklassen-Charakterisierung immunisierter M{\"a}use zu einer IgG2c-/IgG2b-dominierten Th1-Antwort f{\"u}hrt. Die w{\"a}hrend der Immunisierung generierten anti-chlamydialen Antik{\"o}rper besitzen zudem die F{\"a}higkeit zur Infektionsneutralisierung bei der Verwendung epithelialer Wirtszellen als Modelsystem. Im R{\´e}sum{\´e} geben die Ergebnisse dieser Forschungsarbeit neue und vertiefende Einblicke in die zellul{\"a}ren und molekularen Abwehrmechanismen Chlamydien-infizierter DCs und NK-Zellen sowie in deren funktionale wechselseitige Kooperation w{\"a}hrend der anti-chlamydialen Immunreaktion durch iDexosomen, TNF-α und IFN-γ.},
  language  = {de}
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