Στο εισαγωγικό μέρος της διατριβής περιγράφονται επιστημονικά δεδομένα για τους λακτοβάκιλλους, τις ζύμες και άλλους προβιοτικούς μικροοργανισμούς, τη χρήση του κεφίρ, τις μεθόδους και τις εφαρμογές της ακινητοποίησης αλλά και της ξήρανσής των μικροοργανισμών στα τρόφιμα. Επίσης, γίνεται αναφορά στις κατηγορίες των τυριών, τις μικροβιολογικές και βιοχημικές μεταβολές κατά την ωρίμανσή τους, τις αρχικές καλλιέργειες που χρησιμοποιούνται καθώς και τη συμβολή τους στην ανάπτυξη του αρώματος. Οι κύριοι στόχοι της διατριβής αυτής είναι η παραγωγή νέων θερμικά ξηρανθεισών αρχικών καλλιεργειών σε ελεύθερη ή/και ακινητοποιημένη μορφή καθώς και η έρευνα για την καταλληλότητα αυτών στην ωρίμανση σκληρών τυριών. Στη συνέχεια της διατριβής μελετήθηκε η παρασκευή σκληρών τυριών με τη χρήση ελεύθερων και ακινητοποιημένων σε καζεΐνη κυττάρων κεφίρ μετά από λυοφιλίωση ή θερμική ξήρανση. Η θερμική ξήρανση του κεφίρ παρουσιάζει οικονομικό πλεονέκτημα έναντι της λυοφιλίωσης και συνέβαλε σημαντικά στην αύξηση της βιωσιμότητας των κυττάρων, στη δημιουργία οπών, στη βελτίωση των οργανοληπτικών χαρακτηριστικών, στη μείωση των παθογόνων και στην αύξηση του χρόνου συντήρησης των τυριών. Παράλληλα, μελετήθηκαν οι μικροβιακοί πληθυσμοί, η οξύτητα καθώς και η συγκέντρωση των σακχάρων και της αιθανόλης στα δείγματα που ωρίμασαν στους 5, 18 και 22 °C. Τα υψηλά ποσοστά βιωσιμότητας των λακτοβακίλλων αποτελούν ένδειξη για τον προβιοτικό χαρακτήρα των τυριών αυτών. Οι παράμετροι αυτές εξετάστηκαν επίσης σε σκληρά τυριά στα οποία προστέθηκε αρχική καλλιέργεια L. casei. Η συγκέντρωση του L. casei επηρέασε τα μικροβιολογικά, χημικά και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των τυριών. Επιπλέον, μελετήθηκαν το υδατοδιαλυτό άζωτο και ο συντελεστής ωρίμανσης ώστε να διαπιστωθεί πιθανή επιτάχυνση της ωρίμανσης στα τελικά προϊόντα. Ο βαθμός υγιεινής των τυριών εξετάστηκε με τον προσδιορισμό των κολοβακτηρίων, των εντεροβακτηρίων και των πιθανών σταφυλόκοκκων. Η αύξηση στη συγκέντρωση της αρχικής καλλιέργειας L. casei βελτίωσε τα χημικά και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των τυριών αλλά δεν κατάφερε να αποτρέψει την ανάπτυξη των παθογόνων μικροοργανισμών. Αντίθετα, στα σκληρά τυριά με μεικτή αρχική καλλιέργεια L. bulgaricus ή L. helveticus και K. marxianus τα παθογόνα κολοβακτήρια, εντεροβακτήρια και οι πιθανοί σταφυλόκοκκοι μειώθηκαν σημαντικά. Η προσθήκη των αρχικών καλλιεργειών μετά από θερμική ξήρανση εφαρμόστηκε με επιτυχία σε ανάλατα σκληρά τυριά. Ο χρόνος ζωής και τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των τυριών βελτιώθηκαν με τη χρήση της αρχικής καλλιέργειας. Η ακινητοποίηση των κυττάρων σε καζεΐνη δεν επηρέασε σημαντικά τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των τυριών. Μεταξύ των αρχικών καλλιεργειών, τα ελεύθερα κύτταρα κεφίρ έδωσαν τα καλύτερα αποτελέσματα. Η παρασκευή των σκληρών τυριών σε πιλοτική κλίμακα ήταν επίσης ένα από τα αντικείμενα της διατριβής. Η αρχική καλλιέργεια που χρησιμοποιήθηκε ήταν κεφίρ μετά από θερμική ξήρανση σε συγκέντρωση 1,0 g/L γάλακτος. Η ωρίμανση των τυριών πραγματοποιήθηκε στους 12 και 18 °C. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η ανάπτυξη και η ξήρανση της αρχικής καλλιέργειας είναι εφικτή σε βιομηχανική κλίμακα και η χρήση της για την παραγωγή σκληρών τυριών δίνει προϊόντα υψηλής ποιότητας. Σε αυτό συνέβαλε η σημαντική μείωση των παθογόνων μικροοργανισμών που εξετάστηκαν. Τα τυριά εμφάνισαν βελτιωμένα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά και αύξηση του βαθμού δημιουργίας οπών σε ικανοποιητικούς χρόνους ωρίμανσης. Το τελευταίο κεφάλαιο των αποτελεσμάτων της διατριβής ασχολείται με την επίδραση των αρχικών καλλιεργειών στα πτητικά παραπροϊόντα των τυριών. Η ανάλυση των δειγμάτων με την τεχνική SPME-GC/MS έδειξε ότι η χρήση αρχικής καλλιέργειας αύξησε τον αριθμό και τη συγκέντρωση των κύριων συστατικών που συνεισφέρουν στη δημιουργία του αρώματος και δευτερευόντως της γεύσης των τυριών. Η θερμική ξήρανση της καλλιέργειας έδωσε καλύτερα αποτελέσματα σε σχέση με τη λυοφιλίωση. Σημαντική είναι η αύξηση των πτητικών ενώσεων στα ανάλατα σκληρά τυριά με αρχική καλλιέργεια που εξηγεί και τη μεγαλύτερη βαθμολογία που έλαβαν κατά την οργανοληπτική δοκιμασία. Οι μεικτές λοιπόν αρχικές καλλιέργειες που μελετήθηκαν μπορούν να χρησιμοποιηθούν μετά από θερμική ξήρανση για την παραγωγή σκληρών τυριών υψηλής ποιότητας και υγιεινής. Επιπλέον, η εκμετάλλευση του ρυπογόνου τυρογάλακτος για την ανάπτυξη των καλλιεργειών και η εφαρμογή μιας οικονομικά προσιτής μεθόδου ξήρανσης αποτελούν βασικά πλεονεκτήματα της παραγωγικής διαδικασίας σε πιλοτική κλίμακα. Η διατριβή αυτή αποτελεί μια ολοκληρωμένη έρευνα των μικροβιολογικών, χημικών και οργανοληπτικών χαρακτηριστικών στα σκληρά τυριά με τη χρήση θερμικά ξηρανθεισών αρχικών καλλιεργειών. / In the introductory part of this Dissertation, the microbiology and starter culture production of lactobacilli, yeasts, other probiotic microorganisms and kefir are reviewed. Cell immobilization and drying of microorganisms for food production are also reported. Moreover, cheese varieties, microbiological and biochemical changes during ripening of cheeses, starter cultures and their contribution to aroma development are discussed. The aim of the current thesis is the production of new thermally dried starter cultures with free or immobilized cells and their application for the ripening of hard-type cheese. Specifically, the production of cheeses with free and immobilized cells of kefir on casein after freeze-drying or thermal drying were studied. It was found that thermal drying of kefir posseses an economical advantage over freeze-drying and contributes significantly to the extension of shelf life, degree of gas holes and to the improvement of sensory characteristics. Microbial populations, acidity, residual sugars and the ethanol concentration were also determined in the cheese samples ripened at 5, 18 and 22 °C. High viability of lactobacilli shows the probiotic character of these hard-type cheeses. Furthermore, the same parameters were studied in hard-type cheese ripened with L. casei as starter culture. L. casei concentration had a significant effect on the microbiological, chemical and sensory characteristics of cheeses. Water soluble nitrogen and ripening time measurements indicated an acceleration of ripening. Safety and hygiene were determined by measurement of coliforms, enterobacteria and presumptive staphylococci. The increase of starter culture concentration improved chemical and sensory characteristics but pathogens were not inhibited. However, in the case of hard-type cheese using a mixed starter culture of L. bulgaricus or L. helveticus with K. marxianus, pathogens as coliforms, enterobacteria and presumptive staphylococci were significantly reduced. A chapter of this thesis concerns the use of thermally dried starter cultures for the production of unsalted hard-type cheeses. In this case shelf-life and sensory characteristics of the samples were improved by the addition of starter culture. Cell immobilization on casein did not have a significant effect on cheese quality characteristics. The best results were obtained by the use of free cells of kefir starter culture. Scale-up of hard-type cheese production at pilot scale was the final step of this dissertation. In the frame of this chapter, thermally dried kefir at a concentration of 1.0 g/L was used as starter culture and products were ripened at 12 and 18 °C. The results indicate that thermal drying of starter culture is feasible under pilot scale conditions and can be used for products of high quality. Thermal drying of kefir was performed by supplying air of 38 °C on a thin layer of biomass. Pathogen populations were significantly reduced in these products. Cheese samples had improved sensory characteristics and number of eyes in a relatively short ripening time. The last part of the thesis revealed the effect of starter cultures on the major volatiles of cheeses. Sample analysis with SPME-GC/MS technique showed that the addition of starter culture increased the number and the concentration of volatile compounds positively contributing to the aroma of cheeses. Thermal drying of culture gave better results than freeze-drying. The increase of flavor compounds in unsalted hard-type cheeses is important and is confirmed by the high scores that these samples achieved in sensory evaluation. A general conclusion of the thesis is that the mixed starter cultures studied can be successfully used after thermal drying in the ripening of hard-type cheeses. Moreover, the exploitation of whey for starter culture production and the application of the economical and feasible method of thermal drying constitute the main advantages of hard-type cheese production at pilot scale.

Η ριβονουκλεάση Ρ (RNase P) είναι ένα ριβονουκλεοπρωτεϊνικό ένζυμο, απολύτως απαραίτητο για την βιωσιμότητα του κυττάρου, καθώς είναι υπεύθυνο για την ωρίμανση του 5΄ άκρου των προδρόμων μορίων tRNA. Δραστικότητα RNase P έχει απομονωθεί από όλους τους οργανισμούς που έχουν μελετηθεί μέχρι σήμερα και από τις τρεις φυλογενετικές περιοχές (Βακτήρια, Αρχαία και Ευκαρυώτες), όπως επίσης και από τα ημιαυτόνομα υποκυτταρικά οργανίδια, μιτοχόνδρια και χλωροπλάστες [Frank και Pace 1998, Xiao et al. 2002]. Το ένζυμο αυτό διαθέτει μια RNA υπομονάδα απαραίτητη για την κατάλυση ενώ ο αριθμός των πρωτεϊνών που συμμετέχουν στο ριβονουκλεοπρωτεϊνικό σύμπλοκο ποικίλλει από μια στα βακτήρια έως και δέκα στην RNase P του ανθρώπου [Frank και Pace 1998, Chamberlain et al. 1998, Jarrous 2002]. Η RNA υπομονάδα από τα Βακτήρια και ορισμένα Αρχαία παρουσιάζει καταλυτική δραστικότητα απουσία πρωτεϊνών in vitro, σε υψηλή ιοντική ισχύ [Guerrier-Takada et al. 1983, Pannucci et al. 1999]. Παρότι μέχρι στιγμής καμία τέτοια ιδιότητα δεν έχει εντοπιστεί σε ευκαρυωτική RNA υπομονάδα, πιστεύεται ότι στην πραγματικότητα πρόκειται για ένα ριβοένζυμο [Frank et al. 2000]. Η RNase P από το Dictyostelium discoideum είναι ένα ριβονουκλεοπρωτεϊνικό σύμπλοκο που αποτελείται από RNA και πρωτεϊνικές υπομονάδες οι οποίες είναι απαραίτητες για την δραστικότητα του ολοενζύμου. Η πυκνότητα επιπολής που υπολογίσθηκε για την RNase P από το D. discoideum είναι πολύ χαμηλή σε σχέση με τα χαρακτηρισμένα ολοένζυμα ευκαρυωτικής προέλευσης και είναι παρόμοια με αυτή ενός πρωτεϊνικού μορίου [Stathopoulos et al. 1995]. Παρότι έχει αποδειχθεί ότι το ολοένζυμο αποτελείται από RNA και πρωτεΐνες, πολύ λίγα είναι γνωστά για την ακριβή σύσταση του ριβονουκλεοπρωτεϊνικού συμπλόκου. Πρόσφατα εντοπίστηκε το γονίδιο της RNA υπομονάδας της RNase P από το D. discoideum μέσω συγκριτικής φυλογενετικής ανάλυσης, μήκους 369 νουκλεοτιδίων [Marquez et al. 2005]. Χρησιμοποιώντας τις πρωτεϊνικές υπομονάδες Rpp20 και Rpp40 της RNase P του ανθρώπου πραγματοποιήθηκε αναζήτηση στη τράπεζα δεδομένων της αλληλούχισης του γενωμικού DNA του D. discoideum. Το αποτέλεσμα της αναζήτησης ήταν η εύρεση δύο ανοιχτών πλαισίων ανάγνωσης (drpp20 και drpp40) που κωδικοποιούν δύο πρωτεΐνες (DRpp20 και DRpp40) οι οποίες παρουσιάζουν σημαντική ομολογία με τις υπομονάδες. Η επαγόμενη πρωτεΐνη DRpp20 έχει προβλεπόμενο μοριακό βάρος 26,4 KD, pI 5,6 και επιδεικνύει σημαντική ομοιότητα με την χαρακτηρισμένη πρωτεϊνική υπομονάδα Rpp20 του ανθρώπου (34% ταυτότητα, 56% ομοιότητα σε μήκος 140 αμινοξέων). Όμοια, η πρωτεΐνη DRpp40 έχει προβλεπόμενο μοριακό βάρος 48,2 KD, pI 5,5 και παρουσιάζει σημαντική ομοιότητα με την πρωτεϊνική υπομονάδα Rpp40 (26% ταυτότητα, 45% ομοιότητα σε μήκος 302 αμινοξέων). Παρά την συνολική ομοιότητα, τα μοριακά βάρη των DRpp20 και DRpp40 διαφέρουν σημαντικά σε σχέση με αυτά των ομόλογων πρωτεϊνών τους. Η DRpp20 διαθέτει μια περιοχή χαμηλής πολυπλοκότητας, πλούσια σε κατάλοιπα θρεονίνης, γλουταμίνης και λυσίνης που πιθανόν να συνεισφέρει στο επιπλέον μοριακό βάρος όπως φαίνεται από την στοίχιση με το Clustal W. Τόσο οι επαναλήψεις τρινουκλεοτιδίων γενωμικών περιοχών όσο και οι περιοχές χαμηλής πολυπλοκότητας σε επίπεδο πρωτεΐνης υπάρχουν σε αφθονία στο D. discoideum [Eichinger et al. 2005] και παραμένει να αποδειχτεί εάν αυτά τα χαρακτηριστικά συνεισφέρουν δομικά ή λειτουργικά στις DRpp. Από βιοπληροφορική ανάλυση προκύπτει ότι καμία από τις υπομονάδες των Αρχαίων ή τις εννέα υπομονάδες της ζύμης δεν παρουσιάζει ομοιότητα με τις DRpp20 και DRpp40. Επιπρόσθετα, με την βοήθεια του Pfam αλλά και των προγραμμάτων που συνδέονται με τον MetaServer εντοπίσαμε στην περιοχή 56-126 αμινοξέα της πρωτεΐνης DRpp20 το δομικό μοτίβο των Alba πρωτεϊνών. Η μελέτη των δύο πρωτεϊνών με βάση τον αλγόριθμο PSORT υποδεικνύει ότι και οι δύο πρωτεΐνες έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα για χωροθέτηση στον πυρήνα παρά σε οποιοδήποτε άλλο υποκυτταρικό διαμέρισμα. Στην παρούσα εργασία τα υπό μελέτη γονίδια drpp20 και drpp40 κλωνοποιούνται σε φορέα υπερέκφρασης pET-29 και εισάγονται σε δεκτικά κύτταρα BL21(DE3)pLysS. Οι ανασυνδυασμένες πρωτεΐνες απομονώνονται από το κυτταρικό εκχύλισμα με χρωματογραφία συγγενείας σε στήλη νικελίου. Οι πρωτεΐνες DRpp20 και DRpp40 με την μέθοδο που απομονώνονται παραλαμβάνονται σχεδόν στην φυσική τους μορφή όπως προκύπτει και από τα φάσματα του κυκλικού διχρωϊσμού. Οι πρωτεΐνες αυτές χρησιμοποιούνται για την παραγωγή πολυκλωνικών αντισωμάτων καθώς επίσης και για λειτουργικές μελέτες οι οποίες περιγράφονται παρακάτω. Όπως αποδεικνύεται οι πρωτεΐνες DRpp20 και DRpp40 αποτελούν τμήματα του μακρομοριακού συμπλόκου της RNase P. Πολυκλωνικά αντισώματα έναντι των συγκεκριμένων πρωτεϊνών ανιχνεύουν μία ζώνη που συνεκλούεται με την δραστικότητα του ολοενζύμου σε ανάλυση κατά Western. Επιπρόσθετα, η ισχύς αυτής της αλληλεπίδρασης επιτρέπει την κατακρήμνιση καταλυτικά δραστικού ενζύμου με την χρήση των πολυκλωνικών αντισωματών anti-DRpp20 και anti-DRpp40. Μεταξύ των πρωτεϊνών και της RNA υπομονάδας καθώς επίσης του tRNA υποστρώματος αναμένεται να υπάρχουν αλληλεπιδράσεις RNA πρωτεϊνών. Για το λόγο αυτό ελέγχθηκε η ικανότητα των πρωτεϊνών DRpp20 και DRpp40 να αλληλεπιδρούν με μόρια RNA και ιδιαίτερα με μόρια tRNA. Σε μία σειρά πειραμάτων που πραγματοποιήθηκαν δοκιμάστηκαν μόρια tRNA, ολικό RNA αλλά και πλασμιδιακό DNA χωρίς όμως κάποιο αποτέλεσμα στις συνθήκες που πραγματοποιήθηκε η αντίδραση, παρότι άλλες πρωτεΐνες που φέρουν το μοτίβο των Alba πρωτεϊνών έχουν την ικανότητα να αλληλεπιδρούν με μόρια DNA ή δίκλωνα τμήματα RNA. Τέλος, για τις DRpp20, DRpp40 αλλά και το ολοένζυμο, πραγματοποιήθηκε έλεγχος για δραστικότητα ΑΤΡασης κυρίως εξαιτίας της ομολογίας της πρώτης με την Rpp20 του ανθρώπου που διαθέτει τέτοια ιδιότητα, χωρίς να ανιχνεύεται μέσω βιοπληροφορικής ανάλυσης σημαντική ομολογία με αντίστοιχα ένζυμα. Στις συνθήκες που δοκιμάστηκαν δεν ανιχνεύτηκε δραστικότητα ΑΤΡασης που να σχετίζεται με κάποια από τις δύο πρωτεΐνες ή το ολοένζυμο. Ο απώτερος στόχος μας είναι ο προσδιορισμός της ελάχιστης λειτουργικής δομής καθώς και η χαρτογράφηση των αλληλεπιδράσεων πρωτεΐνης-πρωτεΐνης και RNA-πρωτεΐνης στο ολοένζυμο της RNase P. Η ολοκλήρωση της μελέτης θα συμβάλλει στην κατανόηση του καταλυτικού μηχανισμού και της εξέλιξης της ριβονουκλεάσης Ρ από ένα αρχέγονο ριβοένζυμο σε ένα υψηλά οργανωμένο ριβονουκλεοπρωτεϊνικό σύμπλοκο. / Ribonuclease P (RNase P) is a ubiquitous and essential ribonucleoprotein enzyme that matures the 5´ end of all primary tRNA transcripts. It has been studied from a variety of organisms, representing the three domains of life (Bacteria, Archaea and Eukarya), as well as from the major subcellular organelles, mitochondria and chloroplasts [Frank and Pace 1998, Xiao et al. 2002]. RNase P enzymes contain a similar in size RNA subunit which is absolutely required for catalysis. However, the size and number of protein subunits of the holoenzyme varies significantly, from one small subunit in bacteria to ten subunits in human RNase P [Frank and Pace 1998, Chamberlain et al. 1998, Jarrous 2002]. The RNA subunit from bacteria and some archaea is catalytically active in vitro in high ionic strength and in the absence of the protein fraction of RNase P [Guerrier-Takada et al.1983, Pannucci et al. 1999]. No such activity has been proven yet for eukaryotic RNA subunit but is still considered to be intrinsically a ribozyme [Frank et al. 2000]. Dictyostelium discoideum RNase P holoenzyme is a ribonucleoprotein complex, consisted of RNA and proteins essential for catalytic activity. Considering its buoyant density, D. discoideum RNase P exhibits one of the most proteinaceous idiosyncrasies, among the characterized holoenzymes of eukaryotic origin [Stathopoulos et al. 1995]. Although it has been established that this enzyme contains both RNA and protein components, very little is known on the exact composition of the ribonucleoprotein complex. A recent report identified a putative RNA subunit of D. discoideum RNase P of length of 369 nucleotides through phylogenetic comparative analysis [Marquez et al. 2005]. Genomic analysis of the available data from D. discoideum sequencing projects, revealed among others the existence of two open reading frames (drpp20 and drpp40) encoding two proteins (DRpp20 and DRpp40) that show significant similarity to previously characterized proteins subunits Rpp20 and Rpp40 from human RNase P. The encoded protein DRpp20 has a predicted molecular mass of 26,4 KD, pI 5,6 and exhibits significant similarity to characterized human RNase P protein subunit, Rpp20 (34% identity, 56% similarity at a length of 140 amino acids). Likewise, the protein DRpp40 of a predicted mass of 48,2 KD and pI 5,5, displays significant similarity to its human counterpart, Rpp40 (26% identity, 45% similarity at a length of 302 amino acids). DRpp20 harbors a region of low complexity (rich in threonine residues) which confers to higher MW in comparison with the human homologue. Such regions have not been encountered so far in proteins of this kind in other organisms. Tandem repeats at the genomic and the protein level, are abundant in D. discoideum [Eichinger et al. 2005] and it remains to be proven if these features contribute to the structure and function of DRpp proteins. To the best of our knowledge no homologues of DRpp20 and DRpp40 have been identified in yeast and archaeal RNase P enzymes. Additionally, pattern search of the D. discoideum protein sequences using MetaServer and Pfam prediction tools identified a DRpp20 region (amino acids 56 to 126) that bears similarity to the Alba domain. PSORT analysis of DRpp20 and DRpp40 predicts that these proteins are likely to localise into the nucleus. In this study the putative ORFs were subcloned into pET-29 expression vector and the recombinant vectors were used for the transformation of BL21(DE3)pLysS. The recombinant polypeptides were purified from the cell extract using Ni2+-nitriloacetic acid agarose column. The purified proteins are isolated in their native form as supported by circular dichroism analysis of the preparations. These preparations were used for the production of polyclonal antibodies as well as functional studies as described below. DRpp20 and DRpp40 are functionally associated with the RNase P ribonucleoprotein catalytic complex. Using anti-DRpp20 and anti-DRpp40 polyclonal antibodies we ascertained the concurrence of DRpp20 and DRpp40 with purified RNase P activity after standard purification schemes. Moreover, the nature of this association permits the precipitation of RNase P activity through antigen-antibody interaction using the same antibodies. RNA-proteins interactions between the protein subunits, the RNA moiety and/or the RNA substrate are expected in the holoenzyme complex, and therefore the ability of DRpp40 and DRpp20 to bind to RNA molecules was investigated. In a series of experiments using a variety of binding partners (plasmids, tRNAs and total RNA), we did not detect any DNA or RNA binding properties for DRpp20 and DRpp40, although other proteins that contain the Alba core interact with DNA or double stranded RNA regions. Although neither DRpp20 nor DRpp40 harbours an ATPase domain, we tested DRpp40 and DRpp20 for ATPase activity mostly due to the latter homology with human Rpp20, which was shown to have ATPase activity. We could not detect any ATPase activity associated with aforementioned proteins or holoenzyme. Our future prospects are the determination of minimal catalytic core and the complete mapping of all protein-protein and RNA-protein interactions within RNase P holoenzyme. The completion of this project will contribute in a decisive manner to the understanding of both the catalytic mechanism and the evolution of RNase P from a primordial ribozyme to a highly organized ribonucleoprotein complex.

Το Μυελοδυσπλαστικό Σύνδρομο (ΜΔΣ) αποτελεί νόσημα με διαταραχή σε επίπεδο αρχέγονου αιμοποιητικού κυττάρου (stem cell) που χαρακτηρίζεται από μη αποδοτική αιμοποίηση και κυτταροπενίες του περιφερικού αίματος που περιλαμβάνουν μία ή περισσότερες αιμοποιητικές σειρές. Διάφορες ανοσολογικές διαταραχές των ασθενών με ΜΔΣ, όπως, αυξημένη ευαισθησία σε βακτηριακές λοιμώξεις, αυτοάνοσα φαινόμενα και υψηλή συχνότητα κακοηθειών του λεμφικού ιστού, υποδεικνύουν αδυναμία των ασθενών με ΜΔΣ για ανοσολογική απάντηση, οι αιτίες των οποίων παραμένουν άγνωστες μέχρι σήμερα. Τα Δενδριτικά Κύτταρα (ΔΚ) είναι κύτταρα του ανοσολογικού μηχανισμού που προέρχονται από το μυελό των οστών. Ως αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα (APC), είναι εξειδικευμένα για τη πρόσληψη, επεξεργασία, μεταφορά και παρουσίαση του αντιγόνου στα Τ λεμφοκύτταρα. Στη παρούσα μελέτη πραγματοποιήθηκε ανάλυση διαφορετικών ποσοτικών και λειτουργικών παραμέτρων των ΔΚ από ασθενείς με Μυελοδυσπλαστικό Σύνδρομο, in vivo ή in vitro. Αρχικά διερευνήθηκε ο αριθμός, ο φαινότυπος, η ικανότητα ενδοκύττωσης και η αλλογενής διεγερτική δυνατότητα των ΔΚ, προερχόμενων από μονοκύτταρα του περιφερικού αίματος (ΜοΔΚ) ασθενών με ΜΔΣ και υγιών μαρτύρων, σε διαφορετικά στάδια διαφοροποίησης. Τα μονοκύτταρα των ασθενών με ΜΔΣ χαρακτηρίστηκαν από μειωμένη ικανότητα διαφοροποίησης σε ΔΚ, λόγω του μειωμένου αριθμού των διαφοροποιημένων κυττάρων και τη χαμηλή έκφραση του CD1a αντιγόνου επιφανείας. Τα ΜοΔΚ των ΜΔΣ ασθενών παρουσίασαν χαμηλή έκφραση του υποδοχέα της μανόζης και μειωμένη ικανότητα ενδοκύττωσης. ΜοΔΚ των ΜΔΣ ασθενών επέδειξαν μειωμένη απάντηση ύστερα από διέγερση με TNF-α, καθώς η έκφραση των CD83, CD80 και CD54 αντιγόνων και η αλλοδιεγερτική ικανότητα ήταν μειωμένη, ενώ η επίδραση με LPS είχε ως αποτέλεσμα να εμφανίσουν φαινοτυπικά χαρακτηριστικά και ικανότητα διέγερσης των Τ-κυττάρων, όμοια με τα ΜοΔΚ των φυσιολογικών μαρτύρων. Σε δύο από τους ασθενείς με σύνδρομο 5q-, σχεδόν όλα τα μονοκύτταρα και τα ΜοΔΚ περιείχαν τη χρωμοσωμική διαταραχή, υποδηλώνοντας την προέλευσή τους από τον παθολογικό κλώνο. Στη συνέχεια διερευνήθηκε το δυναμικό πολλαπλασιασμού και διαφοροποίησης των CD34+ προγονικών κυττάρων του μυελού ασθενών με ΜΔΣ σε δενδριτικά κύτταρα (CD34-ΔΚ) σε υγρή καλλιέργεια παρουσία κυτοκινών. Παράλληλα, έγινε ανάλυση των κυκλοφορούντων ΔΚ περιφερικού αίματος στους ίδιους ασθενείς. Τα CD34+ προγονικά κύτταρα παρουσίασαν χαμηλή δυνατότητα ανάπτυξης ΔΚ in vitro, καθώς ο αριθμός των παραγόμενων ΔΚ ανά CD34+ κύτταρο ήταν χαμηλότερος συγκριτικά με τα δείγματα των υγιών μαρτύρων. Παρά την αυξημένη απόπτωση των προγονικών κυττάρων του μυελού των ΜΔΣ ασθενών, η επιβίωση και ο πολλαπλασιασμός των CD34+ κυττάρων στην καλλιέργεια, δεν συσχετίστηκε με την απόπτωση και αποτελεί αξιοσημείωτη παρατήρηση. Φαινοτυπικά, τα CD34-ΔΚ των ΜΔΣ ασθενών δεν διέφεραν από τα ΔΚ που παρήχθησαν από τα CD34+ κύτταρα του μυελού των φυσιολογικών μαρτύρων καθώς επέδειξαν όμοια έκφραση των CD83, CD80, CD40, HLA-DR και CD54 αντιγόνων. Κυτταροεπιλεγμένα CD1a+ κύτταρα ασθενών είχαν όμοια διεγερτική ικανότητα αλλογενών Τ κυττάρων με τα CD34-ΔΚ των φυσιολογικών ατόμων. Το ποσοστό των κυκλοφορούντων μυελοειδών- και πλασματοκυτταροειδών- ΔΚ στους ασθενείς με ΜΔΣ ήταν σημαντικά μειωμένο συγκριτικά με τους υγιείς μάρτυρες. Στους ασθενείς με 5q έλλειψη, τόσο τα CD34-ΔΚ, όσο και τα ΔΚ του αίματος, είχαν τη χρωμοσωμική ανωμαλία. Τα παραπάνω αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η διαδικασία παραγωγής δενδριτικών κυττάρων από το μυελό (‘δενδριτοποίηση’) των ασθενών με ΜΔΣ, είναι μέρος της κλωνικής διαταραχής με αποτέλεσμα την μη αποδοτική παραγωγή ΔΚ από τα προγονικά κύτταρα του μυελού και το χαμηλό ποσοστό των κυκλοφορούντων πρόδρομων ΔΚ. Όλες οι ΔΚ υποομάδες προέρχονται από τον παθολογικό κλώνο και χαρακτηρίζονται από ποσοτικές και ποιοτικές ανωμαλίες. Το σύνολο αυτών των διαταραχών που παρατηρήθηκαν στα ΔΚ πολύ πιθανόν να συμβάλει στη διαταραγμένη ανοσολογική απάντηση έναντι παθογόνων οργανισμών, στην επιβίωση και στην επικράτηση του παθολογικού κλώνου, όπως επίσης και στην εμφάνιση αυτοάνοσων φαινομένων, που παρατηρούνται στους ασθενείς με ΜΔΣ. / Myelodysplastic syndrome (MDS) is a stem cell disorder characterized by ineffective hematopoiesis and blood cytopenias involving one or several myeloid lineages. Various immune disturbances in MDS such as increased susceptibility to bacterial infections, autoimmune phenomena and high incidence of lymphoid malignancies reveal an underlying defect of the immune response in MDS patients, the reasons for which still remain unclear. Dendritic cells (DCs) are bone marrow derived cells. As the most potent antigen presenting cells (APC), they are specialized for the uptake, processing, transport and presentation of Ag to T cells. In the present study different quantitative and functional parameters of DCs in patients with MDS were analyzed either in vivo or in vitro. The number, phenotype, endocytic ability, and allostimulatory capacity of DCs derived from peripheral blood monocytes (MoDCs) were investigated in patients with MDS and healthy controls at different stages of differentiation using the maturation stimuli-TNF-á and LPS. Monocytes in MDS showed low potential to differentiate into DCs, as determined by low cell yield and CD1a expression. MDS-MoDCs exhibited low expression of Mannose receptor and reduced endocytic capacity. When stimulated with TNF-á, MoDCs obtained from MDS patients showed a diminished response with low CD83, CD80 and CD54 expression and allostimulatory capacity, whereas in the presence of LPS MDS-MoDCs acquired phenotypic characteristics and ability to stimulate T-cells similar to MoDCs derived from controls. In two patients with 5q- syndrome the vast majority of both monocytes and MoDCs were positive for the 5q deletion, suggesting that they originate from the malignant clone. Second, we investigated the potential of bone marrow CD34+ progenitors in patients with MDS to proliferate and differentiate into DCs in a liquid cytokine supplemented culture system and also analyzed the status of blood DC subsets in those patients. CD34+ progenitors had low potential to generate DCs in vitro, as the number of DCs obtained from one CD34+ cell was significantly lower compared to controls. Interestingly, although the increased apoptotic level of bone marrow progenitors in MDS, the survival and proliferation of CD34+ cells in culture was not correlated to the degree of apoptosis. Phenotypically the MDS CD34-DCs did not differ from DCs obtained from normal BM CD34+ cells, exhibiting similar expression of CD83, CD80, CD40, HLA-DR, and CD54. FACsorted CD1a+ cells from MDS patients were as efficient stimulators of allogeneic T cells as normal CD34-DCs. The percentage of both circulating DC subsets, MDCs and PDCs in MDS patients was extremely diminished compared to controls. In cases with the 5q deletion both CD34-DCs and blood DCs harbor the cytogenetic abnormality. The results indicate that “dendritopoiesis” in MDS is affected by the transformation process resulting in ineffective production of DCs from bone marrow progenitors with low circulating blood precursors. All DC subsets were derived from the malignant clone and exhibited quantitative and qualitative abnormalities. This constellation of DCs defects probably contribute to the defective immune response against pathogens, escape and expansion of the malignant clone, as well as autoimmune phenomena, observed in MDS patients.