Bone is a dynamic tissue that is continuously remodelled, a process that requires equal amounts of osteoclastic bone resorption and osteoblastic bone formation. Inflammation may disturb the equilibrium and result in local and/or systemic bone loss. Negative bone mass balance occurs in several chronic inflammatory diseases, e.g. periodontitis and rheumatoid arthritis (RA). The aetiology of periodontitis is infectious, while RA is an autoimmune disease. Despite aetiological differences, an association between the two diseases has been established but it is not known if they are causally related. Periodontitis may develop when the inflammatory process, initially restricted to the gingiva (gingivitis), further invades the periodontium and causes bone resorption. The cellular and molecular mechanisms underlying the transition from gingivitis to periodontitis are not fully elucidated. Osteoclast formation is dependent on receptor activator of nuclear factor kappa B ligand (RANKL), but how osteoclast precursors are recruited to the jawbone is poorly understood. A family of cytokines named chemokines has been reported to possess such properties and increasing evidence points towards their involvement in the pathogenesis of chronic inflammatory diseases. The overall aim of this thesis was to gain extended knowledge about the role of chemokines and a newly discovered family of leukocytes named innate lymphoid cells (ILCs) in periodontitis and concomitant inflammatory disturbed bone remodelling. Furthermore, the aim was also to study the association between periodontitis and RA. We identified increased serum levels of monocyte chemoattractant protein (MCP)-1 and CCL11 in individuals with periodontitis. Moreover, a robust correlation between the two chemokines and periodontitis was detected in a weighted analysis of inflammatory markers, subject characteristics and periodontitis parameters. We detected higher MCP-1 levels in periodontitis tissue compared to non-inflamed. Furthermore we demonstrated that human gingival fibroblasts express MCP-1 and CCL11 in response to pro-inflammatory cytokines through NF-κB signalling. Using an inflammatory bone lesion model and primary cell cultures, we discovered that osteoblasts express CCL11 in vivo and in vitro and that the expression increased under inflammatory conditions. Osteoclasts did not express CCL11, but its high affinity receptor CCR3 was upregulated during osteoclast differentiation and found to co-localise with CCL11 on the surface of osteoclasts. Exogenous CCL11 was internalised in osteoclasts, stimulated the migration of osteoclast precursors and increased bone resorption in vitro. To analyse if periodontitis precedes RA we analysed marginal jawbone loss in dental radiographs taken in pre-symptomatic RA cases and matched controls. The prevalence of jawbone loss was higher among cases, and the amount of jawbone loss correlated with plasma levels of RANKL. In the search of the newly discovered ILCs, we performed flow cytometry analyses on gingivitis and periodontitis tissue samples. We detected twice as many ILCs in periodontitis as in gingivitis. In addition we found RANKL expression on ILC1s (an ILC subset). In conclusion, we demonstrated that CCL11 is systemically and locally increased in periodontitis and that the CCL11/CCR3 axis may be activated in inflammatory disturbed bone remodelling. We also found that marginal jawbone loss correlated with plasma levels of RANKL and preceded clinical onset of symptoms of RA. Furthermore, we demonstrated that ILCs are present in periodontitis and represent a previously unknown source of RANKL. / Skelettet har flera viktiga funktioner i kroppen såsom att möjliggöra en upprätt hållning, utgöra fäste för muskler och mediera rörelse, skydda benmärgen och de inre organen samt reglera mängden av lösligt mineral i blodet. Med tiden uppstår mikroskador i skelettet vilket innebär att benvävnaden måste byggas om för att vara fortsatt funktionell. Ombyggnaden kallas remodellering och är en kontinuerlig process som huvudsakligen utförs av benbildande celler kallade osteoblaster och bennedbrytande celler kallade osteoklaster. Remodelleringen är strikt reglerad av olika signalmolekyler och under friska förhållanden råder jämvikt mellan mängden ben som bryts ner och mängden ben som bildas, vilket innebär att benmassan hålls konstant. Vid sjukdomar som medför långvariga inflammationsprocesser i benvävnad eller i närheten av benvävnad, exempelvis parodontit (tandlossningssjukdom) och ledssjukdomen reumatoid artrit (RA), kan den rådande jämvikten rubbas, vilket oftast resulterar i minskad benmängd. Vid parodontit är den bakomliggande orsaken till inflammationen bakterier som finns i placket på tänderna, men vid RA tros anledningen vara att immunförsvaret attackerar kroppsegna celler. Trots olikheterna delar de två sjukdomarna flera gemensamma drag med avseende på riskfaktorer, vilka signalmolekyler som återfinns i blodet samt hur inflammationsprocessen fortskrider. Parodontit föregås av gingivit (tandköttsinflammation). Hos vissa individer övergår gingivit till parodontit, en process som inkluderar nedbrytning av tandens stödjevävnader inklusive käkben. Det är inte helt klarlagt vilka celler och molekyler som finns närvarande vid gingivit respektive parodontit eller vilka mekanismer som ligger bakom skiftet mellan de två tillstånden. Det är sedan tidigare känt att molekylen RANKL är viktig för osteoklastbildning, men det är delvis okänt hur osteoklastförstadieceller rekryteras från blodcirkulationen till käkbenet. En grupp av molekyler kallade kemokiner, som även finns i förhöjda nivåer i blod vid parodontit och RA, har visat sig ha sådana egenskaper. För att finna läkemedel som kan förhindra bennedbrytning till följd av den inflammatoriskt störda benremodellering som sker vid både parodontit och RA är det viktigt att studera sambandet mellan sjukdomarna och få en tydlig bild av vilka celler som är närvarande vid inflammationsprocessen. Det är även av betydelse att kartlägga vilka celler och molekyler som främjar rekrytering av osteoklastförstadieceller och bidrar till bennedbrytning. Syftet med den här avhandlingen var att undersöka betydelsen av kemokiner vid inflammatoriskt störd benremodellering och vid parodontit samt att undersöka sambandet mellan parodontit och RA. För att skapa en tydligare bild av vilka cellertyper som är närvarande vid inflammationsprocessen vid parodontit undersöktes även förekomsten av en nyligen upptäckt celltyp vid namn ILCimmunceller (ILCs) samt om dessa celler uttrycker RANKL. Först analyserades förekomsten av olika inflammatoriska signalmolekyler i blod från individer med parodontit samt från friska kontroller. Individer med parodontit hade förhöjda nivåer av kemokinerna MCP-1 och CCL11. Genom att använda en statistisk analysmetod som utöver inflammatoriska signalmolekyler även inkluderade kliniska variabler kunde ett samband mellan de två kemokinerna och parodontit påvisas. Vidare undersöktes möjliga ursprung till de i blodet förhöjda kemokinnivåerna genom att analysera tandkött från tänder med parodontit samt friskt tandkött. Vid parodontit uppmättes högre nivåer av MCP-1. Gingivala fibroblaster (en celltyp som producerar bindväv och ansvarar för tandköttets uppbyggnad) från människa bildade MCP-1 och CCL11 när de stimulerats med inflammationsfrämjande substanser, vilket krävde aktivering en intracellulär signaleringsväg kallad NF-κB. För att utreda betydelsen av CCL11 vid inflammatoriskt störd benremodellering analyserades bencellers bildning av CCL11 in vivo i skalltak från möss samt in vitro i cellodlingar. Osteoblaster bildade CCL11 in vivo och in vitro och bildningen ökade under inflammatoriska förhållanden. Osteoklaster bildade inte CCL11, men däremot fanns ett uttryck av receptorn CCR3, vilket är en mottagarmolekyl till CCL11. I vävnadssnitt från skalltak visades att CCL11 och CCR3 ser ut att binda till varandra på osteoklasternas yta. Dessutom hade CCL11 en positiv effekt på rekrytering av osteoklastförstadieceller och CCL11 som tillsattes till cellodlingar togs upp av osteoklaster och stimulerade benresorption. För att studera sambandet mellan parodontit och RA analyserades käkbensförlust vid tänder med hjälp av röntgenbilder tagna på individer som senare utvecklade RA (pre-symptomatiska) samt matchade kontroller. De presymptomatiska individerna hade en högre grad av käkbenförlust och det fanns också ett samband mellan käkbensförlust och nivåer av RANKL i blodet. Förekomsten av ILCs i tandkött från tänder med gingivit respektive parodontit analyserades med flödescytometri. Dubbelt så många ILCs återfanns vid parodontit än vid gingivit, varav majoriteten bestod av ILC1 (en undergrupp till ILCs). Vidare analyser visade att ILC1 cellerna bildar RANKL. Sammanfattningsvis, vid parodontit finns förhöjda nivåer av CCL11 i vävnaden och i blodet, och interaktionen mellan CCL11 CCR3 kan vara av betydelse vid inflammatoriskt störd benremodellering. Käkbensförlust föregår RA och korrelerar med nivåer av den osteoklaststimulerande molekylen RANKL i blodet, vilket stödjer teorin om att det finns ett samband mellan de två sjukdomarna. De nyligen upptäckta ILCs återfinns vid både gingivit och parodontit och utgör dessutom en tidigare okänd källa till RANKL.

Hintergrund: Die Prognose von Patienten mit einem Plattenepithelkarzinom des Kopf-Hals-Bereichs konnte trotz multimodaler Therapieregime in den letzten Jahren nicht wesentlich verbessert werden. Neue Therapieansätze sind also von hoher Bedeutung. Methoden: In dieser Arbeit wurde ein Patientenkollektiv von 66 Patienten untersucht, welches im Zeitraum von Oktober 2010 bis Oktober 2012 wegen eines Plattenepithelkarzinoms des Kopf-Hals-Bereichs mit einer konkomitanten Radiochemotherapie (RCT) in der Abteilung für Strahlentherapie und Radioonkologie der Universitätsmedizin Göttingen behandelt wurde. Die Plasmen dieser Patienten wurden zu drei unterschiedlichen Zeitpunkten der Behandlung auf das Vorliegen der vier Chemokine CCL2, CCL5, CCL20 und CXCL12 und des Akut-Phase-Zytokins IL-6 und deren Konzentrationsveränderungen während der RCT mittels ELISA (Enzyme-linked-Immunosorbent-Assay) untersucht. Dabei wurde sowohl ein möglicher Zusammenhang zwischen der Konzentration und der Behandlungsmodalität als auch ein Zusammenhang zwischen der Konzentration und dem Lymphknotenstatus analysiert.  Ergebnisse: Unsere Ergebnisse zeigen sowohl, dass CCL2 im Plasma dieses Kollektivs nachweisbar ist, als auch einen signifikanten Anstieg der CCL2-Konzentration während einer RCT. Bei Patienten, die zu Beginn der Therapie noch einen manifesten Tumor hatten, ließ sich ein signifikant niedrigerer CCL2-Spiegel messen als bei Patienten, die im adjuvanten Rahmen eine RCT erhielten. Im Vergleich der CCL2-Konzentrationen bei Patienten mit unterschiedlichem Lymphknotenstatus  konnten wir keine signifikanten Werte messen. Während der RCT maßen wir einen signifikanten Abfall der CCL5-Konzentration im Plasma. Patienten, die aufgrund der Ausdehnung des Tumors inoperabel waren, hatten signifikant höhere CCL5-Spiegel als Patienten, die vor Beginn der RCT operiert wurden. Ein signifikanter Unterschied zwischen einem positiven oder negativen Lymphknotenstatus ließ sich bei CCL5 nicht feststellen. Die CCL20-Konzentration fiel während der RCT signifikant ab. Ein Vergleich des unterschiedlichen Lymphknotenstatus zeigte keine Signifikanz. Unsere Ergebnisse zeigen weiterhin, dass die CXCL12-Konzentration nicht signifikant während einer RCT anstieg. Der Unterschied der CXCL12-Konzentration getrennt nach positivem oder negativem Lymphknotenstatus war ebenfalls nicht signifikant. Während einer RCT analysierten wir einen signifikanten Anstieg der IL-6-Konzentration. Die Konzentration des Akut-Phase-Zytokins war zu zwei Zeitpunkten unserer Messung in primär behandelten Patientenplasmen signifikant höher als in adjuvant behandelten Patientenplasmen. Einen signifikanten Unterschied der IL-6-Konzentration zwischen einem positiven oder negativen Lymphknotenstatus konnten wir nicht messen. Diskussion: Die klinische Relevanz der dargestellten Ergebnisse ist aufgrund der einfach zugänglichen Probengewinnung und Methodik und einer möglichen Verwendung als Biomarker für das Tumoransprechen und die Prognose als hoch einzuschätzen. Wie in dieser Arbeit z. B. bei dem Chemokin CCL5 gezeigt, könnte es in Zukunft von klinischer Bedeutung sein, eine individualisierte Therapie für Patienten mit unterschiedlichem Krankheitsstadium (Inoperabilität oder Operabilität des Tumors) etablieren zu können. In der vorgelegten Arbeit ließ sich eine signifikant höhere CCL5-Konzentration im Plasma bei Patienten mit Vorliegen des Primärtumors messen im Vergleich zu Patientenplasma, welches adjuvant behandelt wurde. Dies könnte ein Hinweis darauf sein, dass CCL5 direkt vom bestehenden Tumor ins Blut sezerniert wird und somit auch als möglicher Biomarker in der Diagnose und Therapie des Kopf-Hals-Malignoms genutzt werden könnte.  Sollten sich durch weiterführende Untersuchungen die hier beschriebenen Effekte bestätigen, ist die Anwendung im klinischen Alltag als eine sinnvolle Ergänzung zur bisherigen Behandlung in der Therapie von Patienten mit einem Malignom des Kopf-Hals-Bereichs denkbar.

Doctor of Philosophy / Department of Animal Sciences and Industry / J. Ernest Minton / The three experiments described below offer support of immune function by the swine gastrointestinal epithelium. Experiment one evaluated mediators that regulate the movement of macrophages (macrophage migration inhibitory factor; MIF), neutrophils (interleukin 8; IL8), dendritic cells (CC chemokine ligand 20; CCL20) and epithelial remodeling (osteopontin; OPN) in pigs challenged with Salmonella enterica serovar Typhimurium (ST) or Choleraesuis (SC). The proximal ileum had greater IL8 expression than the distal ileum (P < 0.05), and ST increased CCL20 (P < 0.05). In vitro, MIF, IL8, CCL20 and OPN mRNA expression induced by lipopolysaccharide (LPS), ST or SC using pig jejunal epithelial cells (IPEC-J2) resulted in increased IL8 secretion, and increased IL8 and CCL20 mRNA by ST and SC (P < 0.05). Experiment two evaluated how Lactobacillus reuteri (LR) and Bacillus licheniformis (BL) differed from ST or SC in their ability to regulate, stimulate, or modify IL8, CCL20, and tumor necrosis factor α (TNFα) in IPEC-J2 cells. ST stimulated an increase in IL8 secretion, with increases in IL8 mRNA (P < 0.05). BL increased IL8 mRNA (P < 0.0001). CCL20 mRNA was upregulated by ST (P < 0.05) and BL (P < 0.05). Only ST increased TNFα mRNA (P < 0.05). Another objective evaluated whether pre-exposure of IPEC-J2 cells to LR or BL modified ST induced IL8 secretion. IL8 secretion was increased by ST (P < 0.0001), and reduced by LR (P < 0.05). Only the BL/ST co-treated wells blunted basolateral IL8 secretion (P < 0.0001). Experiment three characterized the swine CCL20 mRNA sequence and evaluated tissue expression. Cloning of CCL20 from the porcine jejunum predicted a 97 amino acid peptide. All healthy tissues expressed CCL20 mRNA. In animals challenged with Salmonella spp., SC increased spleen and liver CCL20 expression. The data demonstrate that invasive bacterial pathogens in the pig gastrointestinal tract trigger upregulation of selected proinflammatory mediators; Salmonella spp. elicited differing patterns of activation in vitro and in vivo; IPEC-J2 cells increased IL-8 secretion in response to ST and BL, but not LR, while ST stimulated secretion was inhibited basolaterally by BL pre-exposure; and numerous porcine tissues are prominent sources CCL20.

Des études épidémiologiques ont montré que l’obésité est associée à une diminution du taux plasmatique en rétinol et en 25 hydroxyvitamine D. Il a été également montré qu’il existe une corrélation entre carences en vitamines A et D et de nombreuses pathologies notamment l’insulino-résistance et l’inflammation. Notre hypothèse était de savoir s’il existe un lien entre vitamines A/D et inflammation au niveau du tissu adipeux (TA). Quelques études avaient montré que les formes actives de ces vitamines limitaient l’inflammation au niveau du TA en s’intéressant uniquement à quelques marqueurs inflammatoires. Nous avons alors voulu étudier l’impact global de ces deux vitamines sur le transcriptome d’adipocytes soumis à un stress inflammatoire en ayant recours à des approches haut débit. Nous avons montré que les vitamines A et D limitent l’inflammation au niveau des adipocytes humains et murins, in vitro, en diminuant l’expression de cytokines et de chimiokines ce qui induit une diminution de la migration macrophagique. Nous avons confirmé l’effet anti-inflammatoire de ces deux vitamines in vivo en ayant recours à des modèles murins d’inflammation chronique et aigüe. Nous nous sommes ensuite intéressés aux microARN dérégulés dans les adipocytes en condition inflammatoire. Nous avons mis en évidence le rôle clé du miR-155 dans l’amplification du signal inflammatoire. Nous avons montré que les vitamines A et D réduisent l’expression du miR-155 mais également celle des miR-146a et miR-150 au niveau des adipocytes murins et humains. Enfin, nous avons montré que les effets anti-inflammatoires des vitamines A et D sont médiés par une inhibition de la voie de signalisation NF-κB. / Epidemiological studies have shown that obesity is associated with a decrease in plasma retinol and 25-hydroxyvitamin D. It was also shown a correlation between insufficiencies of vitamins A and D and many diseases including insulin resistance and inflammation. Our working hypothesis was to test whether there is a link between vitamins A/D and inflammation in adipose tissue. Some studies have shown that the active forms of vitamins A and D limited inflammation in adipose tissue by looking only at few inflammatory markers. On the basis of these promising preliminary results, we wanted to examine the overall impact of these two vitamins on the transcriptome of adipocytes submitted to an inflammatory stress by using high-throughput methodologies. We have shown that vitamins A and D are able to limit inflammation in human and murine adipocytes, in vitro, by decreasing the expression of cytokines and chemokines which induces a decrease of macrophage migration. We have confirmed the anti-inflammatory effect of these two vitamins in vivo by using of chronic and acute inflammation mouse models. We then focused on microRNA which were deregulated in adipocytes in inflammatory conditions. We highlighted the key role of miR-155 in the amplification of the inflammatory signal. We have shown that vitamins A and D reduce the expression of miR-155 but also that of miR-146a and miR-150 in murine and human adipocytes. Finally, we showed that the anti-inflammatory effects of vitamins A and D are mediated by an inhibition of the signaling pathway NF-κB.

Le système nerveux central est un site particulier vis-à-vis du système immunitaire, en raison de la présence de la barrière hémato-encéphalique et de la barrière sang-liquide céphalorachidien. Les plexus choroïdes ont été considérés comme une voie d’entrée de certains lymphocytes dans le système nerveux central. Et le liquide céphalo-rachidien a été considéré comme une voie préférentielle de circulation des cellules immune au cours de la surveillance neuro-immunitaire de l’ensemble des compartiments cérébraux, puisque le LCR circule des ventricules, aux espaces sous-arachnoïdiens ainsi qu’aux velum et citernes internes. L’implication du système plexus choroïdes-liquide céphalorachidien dans l’infiltration cellulaire et la distribution des différents effecteurs immuns a été évaluée. Premièrement, nous avons analysé la relation entre le LCR et la répartition des différentes cellules immune au sein du système nerveux central, dans deux modèles d’encéphalite autoimmune expérimentale, utilisé comme modèle de la sclérose en plaque. Deuxièmement, nous avons recherché les partenaires moléculaires pouvant être impliqués dans la mise en place d’une inflammation, tels que les molécules d’adhésion exprimés par l’épithélium choroïdien, et les chimiokines pouvant être sécrétées dans le liquide céphalorachidien. Nos résultats identifient les plexus choroïdes comme une source de chimiokines sécrétées dans le liquide céphalorachidien, ce dernier orchestrant la distribution des différents effecteurs immunitaire au cours de l’inflammation / The central nervous system is an immunologically specialized site, because of the blood-brain barrier and the blood-cerebrospinal fluid barrier. The choroid plexuses had been considered as a preferential site for the entry of lymphocytes into the CNS. And the cerebrospinal fluid has been considered as a preferential pathway of circulation for immune cells during physiological neuroimmune surveillance, in all cerebral compartments, as the cerebrospinal fluid circulates from the ventricles to the subarachnoid spaces as well as the velum and internal cisterns. We evaluate the involvement of the choroid plexus-cerebrospinal fluid system in the cerebral infiltration and distribution of immune cells in CNS inflammation. First we realized a time course analysis of the different type of immune cell association with the CSF-containing compartments in two experimental autoimmune encephalomyelitis, models of multiple sclerosis. Secondly, we analyzed the molecular partners that could be involved in CNS inflammation development, such as adhesion molecules expressed on the choroid plexus, and chemokines secreted into the cerebrospinal fluid. Results identified the choroid plexuses as a source of chemokines, released into the cerebrospinal fluid that orchestrates the immune cell invasion during CNS inflammation

L'immunothérapie basée sur le blocage des points de contrôle immunitaire (ICBs) est un traitement prometteur pour les patients atteints de mélanome ; cependant, seule une petite sous-population en tire un bénéfice à long terme. Un des défis pour améliorer l'efficacité et étendre le bénéfice des ICBs aux patients non répondeurs est de concevoir des approches innovantes permettant de transformer les tumeurs dites "froides ou désertes pour les cellules immunitaire" en tumeurs dites "chaudes ou infiltrées par les cellules immunitaires" qui sont éligibles aux ICBs. Nous avons étudié l'impact du ciblage du gène de l'autophagie Beclin1 sur le paysage immunitaire des tumeurs de mélanome B16-F10. Nos résultats ont démonté que ce ciblage inhibait significativement la croissance tumorale B16-F10 et augmentait l'infiltration des leucocytes CD45+. Le phénotypage immunitaire a révélé une augmentation de l'infiltration de cellules NK (Natural Killer) actives, de macrophages inflammatoires et résidents de type 1, de cellules dendritiques et de lymphocytes T CD8+ actifs. L’inhibition de la croissance tumorale Becn1- n'était plus observée par la déplétion des CD8+ de l'hôte, soulignant ainsi leur rôle dans le contrôle du développement de ces tumeurs. Nos résultats ont démontré que La régulation du paysage immunitaire des tumeurs Becn1- était associée à une modulation du réseau de cytokines/chémokines dans le microenvironnement tumoral (TME). Ainsi, les tumeurs Becn1- présentaient une signature de cytokines inflammatoires (comprenant CCL5, CXCL10 et IFNg) qui pourrait être responsable de l'établissement de microenvironnement inflammatoire permissif aux cellules CD8. Nous avons révélé que la surexpression de l'IFNg dans le TME des tumeurs Becn1- était responsable de l'induction de PD-L1 sur les cellules tumorales par la voie d'activation JAK/STATs. En conclusion, cette étude met en évidence Beclin1 comme une cible majeure, capable d'induire l'infiltration des cellules effectrices immunitaires dans les mélanomes en induisant une signature inflammatoire. Elle fournit également la preuve de concept pour combiner des inhibiteurs d'autophagie avec les ICBs comme une approche de pointe pour améliorer leur efficacité. / Immune Checkpoint Blockades (ICBs)-based immunotherapy has emerged as a promising treatment for melanoma patients; however only a small subset of patients reaps a long term benefit. One of the major challenges to enhance the efficacy and extend the benefit of ICBs to non-responder patients is to design innovative approaches allowing the switch of “immune desert cold tumors” to “immune infiltrated hot tumors" which are eligible for ICB-based therapies. Here, we investigated the impact of targeting the early autophagy gene Beclin1 on the immune landscape of B16-F10 melanoma tumors. We found that targeting Beclin1 (Becn1-) significantly inhibited B16-F10 tumor growth and increased the infiltration of CD45+ leukocytes into the tumor bed. Immune phenotyping revealed an increased infiltration of active Natural Killer (NK) cells, inflammatory and resident type 1 macrophages, dendritic cells, and active CD8+ T lymphocytes. The inhibition of Becn1- tumor growth was no longer observed by depleting host CD8+ T cells, thus highlighting their major role in the control of Becn1- B16-F10 tumor development. We showed that Beclin1-dependent regulation of the immune landscape was associated with profound modulation of the cytokine/chemokine network in the tumor microenvironment (TME). Importantly, we revealed that Becn1- tumors displayed an inflammatory cytokine signature (comprised, but not restricted to, CCL5, CXCL10 and IFNg) that could be responsible for the switch from cold non T-inflamed to hot T-inflamed tumors. Mechanistically, we reported that the overexpression of IFNg in Becn1- TME was responsible for the induction of Programed Death ligand-1 (PD-L1) on tumor cells through the activation of JAK/STATs pathway. Overall, this study highlights Beclin1 as a valuable target, able to drive immune effectors cells into the melanoma tumors by inducing an inflammatory signature. This study provides the proof of concept for combining drugs inhibiting early autophagy process along with ICBs as a cutting-edge approach to improve their efficacy.

Schwannzellen sind die myelinisierenden Zellen des peripheren Nervensystems, die auch eine Rolle bei Entzündungs- und Regenerationsprozessen spielen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Bedeutung der Chemokinrezeptoren CXCR4 und CXCR7 bei der SDF-1-abhängigen Signalübermittlung in der Schwannzelllinie RN22. Mittels PCR, Western-Blotting und FACS erfolgte zunächst ein Expressionsnachweis der Chemokinrezeptoren. Anschließend wurde mittels Western-Blotting festgestellt, dass eine Behandlung mit SDF-1 zu einer Aktivierung der intrazellulären Signalkinasen Erk1/2, p38 und Akt führt. Für PKC ζ/λ wurde kein Effekt beobachtet. Durch Einsatz der spezifischen Antagonisten für CXCR4 (AMD3100) und CXCR7 (CCX733) konnten diese Effekte blockiert werden. Die Ergebnisse legen nahe, dass beide Rezeptoren ihren Liganden binden müssen, damit ein intrazellulärer Effekt auftritt. Ähnliches gilt auch für die SDF-1-abhängige Migration von RN22-Zellen, die ebenfalls bereits durch einen der beiden Antagonisten unterbunden werden kann.

Bis heute sind über 50 Chemokine und fast 20 Chemokinrezeptoren identifiziert. Dennoch gibt es Chemokine und Chemokinrezeptoren, deren zugehörige Rezeptoren bzw. Liganden noch nicht bekannt sind. PARC (=CCL18) ist ein ausschließlich in Primaten nachgewiesenes, bisher nur wenig charakterisiertes, im Organismus jedoch weit verbreitetes Chemokin, für das bisher noch kein Rezeptor beschrieben wurde. Die Wirkung dieses Chemokins wurde bisher vor allem an T Lymphozyten nachgewiesen. Die vorliegende Arbeit untersucht die Wirkung von PARC auf B-Lymphozyten und das Vorkommen des putativen PARC-Rezeptors DRY12. Dabei wurden B-Zellen von CLL Patienten sowie mehrere standardisierte B-Zelllinien als Untersuchungsgut verwendet. In funktionellen Assays (Kalziummobilisation, Aktinpolymerisation und Chemotaxis) wurde die Wirkung von PARC auf diese Zellen charakterisiert. Untersuchungen zu beteiligten Signalkaskaden wurden durch Einsatz von spezifischen Inhibitoren (Pertussis-Toxin) und mittels Western Blot durchgeführt. Weiterhin wurde das Vorkommen des putativen PARC-Rezeptors DRY12 bei den verschiedenen B Lymphozyten mittels Antikörperfärbung und RT-PCR sowohl auf Protein- als auch auf mRNA-Ebene nachgewiesen. Der Nachweis der genauen Lokalisation des Rezeptors in der Zelle erfolgte mittels Immunfluoreszenzcytologie. Abschließend wurde vergleichend das Vorkommen des DRY12 im Lymphknoten von CLL-Patienten und gesunden Spendern untersucht. PARC löst bei den B-Zellen der CLL-Patienten die Polymerisation von Aktin aus. Es induziert jedoch keine gerichtete Migration der Zellen. PARC wirkt auf die in dieser Arbeit untersuchten B-Zellen also nicht als Chemokin im klassischen Sinne. Seine Wirkung besteht möglicherweise in einem synergistischen Effekt, indem es im Zusammenspiel mit anderen Faktoren die Migration der Zellen beeinflusst. Weiterhin wäre denkbar, dass PARC das Verhalten von hämatopoetischen Stamm- und Vorläuferzellen beeinflusst. Die beteiligte Signalkaskade beinhaltet ein Pertussis-Toxin-sensitives Gi-Protein und die Aktivierung der p42/44-MAP Kinase. Ein intrazellulärer Einstrom von Ca2+ spielt bei der Wirkungsvermittlung von PARC keine Rolle. Der putative PARC-Rezeptor DRY12 konnte bei verschiedenen B-Zellen in unterschiedlicher Intensität nachgewiesen werden. Die Expression des DRY12 scheint sowohl auf Ebene der mRNA als auch auf Proteinebene durch multiple Faktoren reguliert zu sein. Dazu gehören z.B. der Reifungs- und Aktivierungszustand der Zellen oder die Kultivierungsdauer nach dem Auftauen der Zellen bis zur Durchführung des Versuchs. Bisher konnten jedoch keine entsprechenden Zusammenhänge nachgewiesen werden. Der DRY12 ist demnach kein konstitutiv exprimierter Rezeptor. Durch Immunfluoreszenzcytologie konnte die Lokalisation des Rezeptormoleküls auf der Zelloberfläche gezeigt werden. Im Lymphknoten wird DRY12 v.a. von Lymphozyten exprimiert. Bei Makrophagen konnte das Rezeptorprotein nicht nachgewiesen werden. In den Lymphknoten von CLL-Patienten exprimieren die Lymphozyten deutlich mehr DRY12 als Lymphozyten im Gewebe gesunder Individuen. Ein direkter Zusammenhang zwischen Rezeptorexpression und Reaktion auf PARC konnte nicht sicher aufgezeigt werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit schließen aber auch nicht aus, dass PARC ein möglicher Bindungspartner von DRY12 ist. Bei der Wirkungsvermittlung spielen vermutlich auch andere Botenstoffe und weitere Faktoren eine Rolle, indem sie die Reaktionsfähigkeit der Zellen gegenüber PARC bzw. die Rezeptorexpression des DRY12 beeinflussen. Hinsichtlich der Frage, ob es sich bei DRY12 um einen Rezeptor für PARC handelt, kann diese Untersuchung zu keinem abschließenden Ergebnis gelangen, so dass dieser Aspekt in weiterführenden Analysen eingehender betrachtet werden sollte. / Today there are more than 50 chemokines and almost 20 chemokine receptors described. Despite growing knowledge, the ligands for some orphan chemokine receptors have not been identified and for several chemokines the receptor has not been discovered. PARC (=CCL18) is one of these chemokines for which the receptor has not been recognized. It has been detected in primates only and, despite being widely spread in the organism, it is still poorly characterized. Up to now, the effects of PARC were mainly shown on T-lymphocytes. Therefore, the objective of this study was to investigate the function of PARC and the expression of the putative PARC-receptor DRY12 in B-lymphocytes. For the purpose of the present study, B-CLL-cells and several lymphocytic B-cell-lines served as models to cover different stages of B-cell maturation. In order to characterize the effect of PARC, several functional assays (calciummobilisation, actinpolymerisation and chemotaxis), specific inhibitors (pertussis toxin) and Western Blotting were used. Expression analyses of the DRY12-receptor were performed by FACS-analysis, RT-PCR and immunofluorescence cytochemistry. In addition, lymph nodes from patients with CLL and healthy donors were stained immunohistochemically. In B-CLL-cells, PARC stimulation leads to phosphorylation of p42/44-MAP-Kinase and polymerization of actin, which can be inhibited by pertussis toxin, but does not induce calcium signaling or chemotactic migration. In this case, PARC is no classical chemokine but may act as synergist to potentiate the effect of other chemokines or may influence the behavior of hematopoetic stemm-cells. The results of the study show expression of the putative PARC-receptor DRY12 present on several subsets of B lymphocytes. As they showed different intensity of expression, DRY12 may be regulated by different factors in translation as well as transduction. Among these factors might be their current state of maturation and activation and the time period from revitalization to the start of the experiments. The reasons for these differences are still unknown. According to these findings, the receptor is not constitutively expressed, but may be itself regulated by several chemokines and other factors. DRY12 is located at the surface of the cell, as shown by immunocytochemistry. In lymph nodes, particularly lymphocytes but not macrophages express DRY12. In lymph nodes of CLL-patients lymphocytes express much more DRY12 than in healthy samples. However, it could not be proved that DRY12 is the agonistic receptor for PARC, as the expression of DRY12 did not completely correlate with the effects on PARC stimulation. But results of this study do not exclude this possibility either, as different factors are considered to influence the effect of PARC and the expression of DRY12 in B-cells. Although there are hints to it, from this study we can not conclude that DRY12 is the agonistic receptor for PARC. Therefore, further investigation is necessary to find the answer to this question.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(医科学) / 甲第24532号 / 医科博第146号 / 新制||医科||10(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医科学専攻 / (主査)教授 金子 新, 教授 上杉 志成, 教授 寺田 智祐 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Infants are born with naive immune systems, making them susceptible to a variety of infections. In order to protect the newborn infant it is important that mothers be able to pass protective IgA antibodies to their infants through breast milk. B cells that produce IgA enter the mammary tissue during lactation and secrete IgA into the milk. During pregnancy, the mammary tissue expresses high levels of chemokines, molecules that allow lymphocytes to selectively home to specific tissues. The chemokine CCL28 has been shown to be upregulated during both pregnancy and lactation, and is vital for the ability of IgA-producing B cells to home to the mammary tissue during lactation. The aim of this study was to determine whether CCL28 expression is regulated by prolactin signaling.