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B cells and in particular IL-10-secreting B cells emerge as important players in immune balance during pregnancy. We have recently revealed that CD19-deficient (CD19−/−), B cell-specific IL-10-deficient (BIL-10−/−) and B cell-deficient µMT pregnant mice are highly susceptible to LPSinduced preterm birth (PTB). We aimed to analyze the ability of IL-10-secreting cells to protect from PTB and the underlying mechanisms. Wild type (WT), CD19−/−, BIL-10−/− and µMT mice were treated with LPS at gd16 and the cellular immune response was investigated 24 h later. LPS-treated BIL-10−/− dams showed a more pronounced PTB phenotype compared to WT, CD19−/− and µMT females, and increased inflammatory and reduced anti-inflammatory mediator concentrations in the peritoneal cavity and serum. CD19−/−, BIL-10−/− and µMT mice displayed altered immune cell population frequencies in the blood and uterus with lower numbers of IL-10-secreting B cells and T cells. BIL-10−/− mothers presented decreased frequencies of uterine CD4+CD25+Foxp3+ Treg cells. Co-stimulatory molecules are critical for feto-maternal tolerance and IL-10 secretion. We found dysregulated PD-1 expression in peripheral blood and ICOS expression in the uterus of CD19−/−, BIL-10−/− and µMT dams. Our data show that B cell-specific IL-10-signaling is essential for a balanced maternal immune response to an inflammatory stimulant that cannot be hampered without IL-10-secreting B cells.

B cells and in particular IL-10-secreting B cells emerge as important players in immune balance during pregnancy. We have recently revealed that CD19-deficient (CD19−/−), B cell-specific IL-10-deficient (BIL-10−/−) and B cell-deficient μMT pregnant mice are highly susceptible to LPS- induced preterm birth (PTB). We aimed to analyze the ability of IL-10-secreting cells to protect from PTB and the underlying mechanisms. Wild type (WT), CD19−/−, BIL-10−/− and μMT mice were treated with LPS at gd16 and the cellular immune response was investigated 24 h later. LPS-treated BIL-10−/− dams showed a more pronounced PTB phenotype compared to WT, CD19−/− and μMT females, and increased inflammatory and reduced anti-inflammatory mediator concentrations in the peritoneal cavity and serum. CD19−/−, BIL-10−/− and μMT mice displayed altered immune cell population frequencies in the blood and uterus with lower numbers of IL-10-secreting B cells and T cells. BIL-10−/− mothers presented decreased frequencies of uterine CD4+CD25+Foxp3+ Treg cells. Co-stimulatory molecules are critical for feto-maternal tolerance and IL-10 secretion. We found dysregulated PD-1 expression in peripheral blood and ICOS expression in the uterus of CD19−/−, BIL-10−/− and μMT dams. Our data show that B cell-specific IL-10-signaling is essential for a balanced maternal immune response to an inflammatory stimulant that cannot be hampered without IL-10-secreting B cells

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Kardiochirurgische Eingriffe unter Einsatz der Herzlungenmaschine führen über die Sekretion proinflammatorischer Mediatoren im allgemeinen zu einer systemischen Entzündung (SIRS). Um das Ausmaß zu begrenzen, wird diese von einer systemischen Gegenregulation (CARS) begleitet, die mit zunehmender Ausprägung den Organismus anfällig für sekundäre Infektionen macht. Septische Krankheitsbilder zählen zu den häufigsten Todesursachen auf operativen Intensivstationen mit jährlichen Kosten in Milliardenhöhe. Gerade die Früherkennung ist klinisch von größter Wichtigkeit. Bei der Suche nach neuen Infektionsmarkern ist das Verständnis der immunologischen Grundlagen eine Grundvoraussetzung. In dieser Studie sollte untersucht werden, ob das Modell "systemische Immunaktivierung - Gegenregulation mit Immundepression - hohe Infektanfälligkeit" auf Risikopatienten nach Herzchirurgie übertragen werden kann. Außerdem sollte untersucht werden, ob ein standardisiertes Immunmonitoring in der Lage ist, bei diesen Patienten Infektionen frühzeitig vor klinischer Manifestation vorherzusagen, und ob diese neuen Immunparameter konventionellen Routine-Infektionsmarkern (SIRS-Kriterien, CRP) in ihrer diskriminativen Aussagekraft überlegen sind. Die Ergebnisse zeigen, dass das Modell an diesem Patientenkollektiv bestätigt werden kann. Die Immunaktivierungsmarker total-IL-8 (nach Erythrozytenlyse), PCT und ex vivo Elastase, sowie das antiinflammatorische IL-10 im Plasma und der Immunkompetenzmarker HLA-DR auf Monozyten zeigten am 1. postoperativen Tag ein hohes diskriminatives Potential, Infektionen im 6-tägigen postoperativen Verlauf vorherzusagen. Analysen der ROC-Kurven ergaben für HLA-DR eine AUC von 0,75, die AUC von total-IL-8 betrug 0,73, ex vivo Elastase erreichte 0,72, und PCT und IL-10 kamen jeweils auf 0,68. Dagegen konnten konventionelle Infektionsmarker nicht signifikant zwischen Patienten mit versus ohne postoperativer Infektion unterscheiden (CRP), beziehungsweise errechnete sich für 2 positive SIRS-Kriterien eine AUC von nur 0,66. Durch die bei einem solchen Patientenkollektiv erstmalige Verwendung hochstandardisierter Messverfahren (exakte Quantifizierung von Oberflächenmolekülen, semi-automatisches ELISA-System) wurde neben einer besseren Quantifizierung der gestörten Homöostase zwischen Inflammation und Antiinflammation eine wichtige Voraussetzung für die klinische Etablierung dieser neuen Marker geschaffen. Auf dieser Basis lassen sich früh identifizierte Risikopatienten adjuvanten Therapieversuchen zuführen. / Basically, cardiac surgery involving cardiopulmonary bypass leads to systemic inflammation (SIRS) by the secretion of proinflammatory mediators. In order to limit its extend, systemic inflammation is associated with systemic counter-regulation (CARS), which, under some circumstances, may lead to high susceptibility of the organism to secondary infections. Septic disease is among the most common causes of death in surgical ICUs, the costs are estimated at several billion Euros per year. The early diagnosis in particular is of great importance clinically. Understanding of the immunologic principles is a basic assumption with regard to finding new markers of infection. This study was performed to determine whether the model "systemic immune activation - counter-regulation and immune depression - high susceptibility to infections" could be transferred to risk patients after cardiac surgery. In addition, a standardized immune monitoring program should be examined regarding its ability to predict infection in this patient population before clinical manifestation. It should also be determined if these new parameters have more discriminative power than conventional routine markers of infection (SIRS, CRP). The results show that this model can be confirmed in this patient collective. On the 1st postoperative day markers of immune activation, total-IL-8 (after lysis of erythrocytes), PCT and ex vivo elastase, as well as anti-inflammatory IL-10 in plasma and the marker of immune competence, HLA-DR on monocytes, have high discriminative potential to predict infections during the 6-day postoperative course. AUCs of the ROC were 0.75 for HLA-DR, 0.73 for total-IL-8, 0.72 for ex vivo elastase, 0.68 for both PCT and IL-10. On the other hand, conventional markers of infection were not able to discriminate significantly between patients with infection versus those without (CRP), or they only had an AUC of 0.66 (for 2 positive SIRS criteria). By using well-standardised laboratory methods (exact quantification of surface molecules, semi-automatic ELISA-system), which were used for the first time in such a patient collective, an important basis for clinical establishing these new markers was created, in addition to a better quantification of the immunologic unbalance (inflammation versus anti-inflammation). Thus, it is possible to supply early identificated risk patients for adjuvant therapy trials.

MicroRNAs (miRNAs) sind eine Klasse von ca. 22 nt langen, nicht-kodierenden RNAs, welche mittels Basenpaarung die Translationsrate und Stabilität von mRNAs herabsetzen. Die vorliegende Studie untersucht mittels Hochdurchsatz-Sequenzierung Expressionsveränderungen von miRNAs nach Infektion von kultivierten Wirtszellen mit dem mikrobiellen Modellpathogen Salmonella enterica serovar Typhimurium. In Makrophagen, welche eine Schlüsselfunktion in der Orchestrierung der angeborenen Immunität spielen, wurde im Zuge der Infektion eine Induktion der miRNAs miR-21, miR-146 und miR-155 beobachtet. Darüberhinaus stellten sich alle Mitglieder der evolutionär konservierten let-7 miRNA Familie in infizierten Makrophagen als herab reguliert heraus. Es konnte gezeigt werden, dass let-7 miRNAs die zentralen Makrophagen-Zytokine IL6 und IL10 post-transkriptional reprimieren. Konsequenterweise bewirkt eine Reduktion der let-7 Expression in mikrobiell aktivierten Makrophagen eine Erhöhung der IL6 und IL10 Produktion. Weiterhin konnten den miRNAs miR-146 und miR-155 wichtige Funktionen in der Steuerung der Sensitivität und Aktivität von Makrophagen gegenüber mikrobiellen Stimuli nachgewiesen werden: während miR-146 primär die Aktivität des plasmamembranständigen Lipopolysaccharid-Rezeptors TLR4 herabsetzte und damit einer vorzeitigen inflammatorischen Makrophagenantwort vorbeugte, blieb miR-155 strikt an letztere gekoppelt, um die Aktivität diverser pro-inflammatorischer Signalwege zu begrenzen. Es konnte gezeigt werden, dass eine Stimulation des cytosolischen Immunrezeptors NOD2 eine inflammatorische Makrophagenantwort und die resultierende miR-155 Induktion begünstigt und der negativen Kontrolle durch miR-146 entzieht. Dies verhindert möglicherweise eine Hyposensitivität gegenüber zellinvasiven Pathogenen. Zusammenfassend legen diese Beobachtungen nahe, dass miRNAs zentrale Funktionen in der post-transkriptionalen Steuerung der Wirtszellantwort auf mikrobielle Pathogene ausüben. / MicroRNAs (miRNAs) are a class of approx. 22 nt long non-coding RNAs that interfere with mRNA translation and stability. Using high-throughput sequencing the present study investigated miRNA expression changes after infection of cultured host cells with the microbial model pathogen Salmonella enterica serovar Typhimurium. In macrophages, which play a key role in the orchestration of innate immunity, infection caused the induction of miRNAs miR-21, miR-146 and miR-155. Moreover, all members of the evolutionarily conserved let-7 miRNA family were down-regulated in infected macrophages. This work reports let-7 miRNAs to function in the macrophage inflammatory response by repressing the major cytokines IL6 and IL10 post-transcriptionally. Consequently a reduction of let-7 expression in microbially activated macrophages results in a specific increase in IL6 and IL10 production. Furthermore, miR-146 and miR-155 could be assigned important functions in the control of the sensitivity and activity of macrophages to microbial stimuli: while miR-146 primarily reduced the activity of the plasma membrane associated lipopolysaccharide receptor TLR4, thereby preventing a premature macrophage inflammatory response, miR-155 stayed strictly coupled to inflammation in order to limit the activity of various pro-inflammatory signaling pathways. Interestingly, it could be shown that stimulation of the cytosolic immune receptor NOD2 favors the macrophage inflammatory response and the concomitant induction of miR-155, while bypassing the negative control by miR-146. This may prevent hyposensitivity to cell-invasive pathogens. In summary, these observations suggest that miRNAs exert key functions in the post-transcriptional control of the host cell response to microbial pathogens.

Interleukin(IL)-22, ein Zytokin der IL-10-Interferon-Familie, beeinflusst die Funktion von Gewebezellen, wirkt jedoch nicht auf Immunzellen. In dieser Arbeit konnte ich zeigen, dass IL-22 in Keratinozyten nur eine begrenzte Anzahl von Genen in ihrer Expression reguliert, was eine Hemmung der terminalen Differenzierung und eine Steigerung der antimikrobiellen Abwehr und der zellulären Mobilität bewirkt. Diese IL-22-Effekte konnten in vivo aufgrund ihrer Induzierbarkeit durch eine IL-22-Behandlung in Mäusen bestätigt werden und fanden sich darüber hinaus in der läsionalen Haut von Patienten mit Psoriasis wieder. Eine pathogenetische Rolle von IL-22 bei Psoriasis wurde durch eine gefundene Erhöhung der IL-22-Spiegel im Blut dieser Patienten und eine Korrelation dieser mit dem Schweregrad der Erkrankung untermauert. Eine Untersuchung der Wirkung von IL-22 auf Hepatozyten zeigte, dass IL-22 in diesen Zellen die Produktion des LPS-Bindungsproteins (LBP) steigert, welches in hohen Konzentrationen bakterielle Bestandteile neutralisiert. In vivo zeigte sich, dass eine IL-22-Gabe in der Maus eine verstärkte Expression von LBP in der Leber und erhöhte sytemische LBP-Spiegel bewirkt. Diese Hepatozyten-spezifische IL-22-Wirkung spiegelte sich bei Patienten mit Morbus Crohn in erhöhten systemischen LBP-Spiegeln wieder. Bei der Psoriasis steht vor allem der regenerative Phänotyp der Keratinozyten, gekennzeichnet durch eine verminderte terminale Differenzierung und eine gesteigerte Mobilität, im Vordergrund und bildet die Ursache für die klinisch sichtbaren epidermalen Veränderungen. Demgegenüber könnte bei Morbus Crohn IL 22 durch die Induktion von hepatozytärem LBP zur Neutralisierung von durch die gestörte Darmbarriere ins Blut translozierte bakterielle LPS zur lokalen Begrenzung der Entzündung beitragen. Ausgehend von diesen Beobachtungen wäre eine IL-22-Neutralisierung bzw. IL-22-Applikation ein innovativer Therapieansatz für die Behandlung von Psoriasis und Morbus Crohn. / Interleukin(IL)-22, a cytokine belonging to the IL-10-Interferon-family, regulates the function of tissue cells, but not of immune cells. Here, I could show, that in keratinocytes IL-22 regulates the expression of a limited number of genes leading to an inhibition of the terminal differentiation and an increase of the antimicrobial defense and cellular mobility. These IL-22 effects were also confirmed in vivo as they could be induced in mice by IL-22-treatment and moreover, were also found to be present in the lesional skin of psoriasis patients. A pathogenetic role of IL-22 in psoriasis was substantiated by the finding that IL-22 level are elevated in the blood of these patients and correlated with the disease severity. By investigating the influence of IL-22 on hepatocytes, I found an increase of LPS-binding protein (LBP) production by IL-22, a protein which neutralizes bacterial components at high concentrations. In vivo, IL-22 treatment of mice led to a high hepatic LBP expression and elevated blood LBP level. This hepatocyte-specific IL-22 effect was reflected in patients with crohn´s disease in elevated systemic LBP level. In psoriasis, especially the regenerative phenotype of keratinocytes, characterized by the distorted terminal differentiation and enhanced mobility, is a key feature and the basis for the clinically visible epidermal alterations. In contrast, in crohn´s disease by inducing hepatic LBP production IL-22 likely contributes to the neutralisation of LPS translocated into the blood via the distorted intestinal barrier and thereby to a local limitation of inflammation. Based on these observations a neutralisation or application of IL-22 would be an innovative therapeutic approach for the treatment of psoriasis and crohn´s disease, respectively.

Mesenchymale Stromazellen (MSC) unterstützen die endogene Geweberegeneration und sind kaum immunogen. Die Mechanismen der Immunmodulation sind kaum bekannt. Diese Arbeit untersucht, ob MSC in die Interaktion von Dendritischen Zellen (DC), Natürlichen Killer (NK) und T Zellen eingreifen, indem sie die DC-Reifung beeinflussen. Das Netzwerk ist wichtig für die Differenzierung naïver T Zellen zu Typ 1 T Helferzellen (Th1). Abhängig vom DC-Subtyp und dem Zeitpunkt des Aufeinandertreffens, beeinflussten Knochenmark-MSC (BM-MSC) die in vitro DC-Reifung verschieden. Sie inhibierten die Differenzierung, aber nicht die Reifung humaner von Monozyten-abgeleiteter DC (moDC). BM MSC hatten keinen klaren Einfluss auf die Reifung plasmazytoider DC (pDC), während sie in aktivierten CD1c+ myeloiden DC (mDC) einen tolerogenen Phänotyp induzierten, charakterisiert durch eine geringere CCR7-abhängige Migration und ein tolerogenes Zytokinprofil. Daraus resultierend, wiesen BM-MSC-geprägte mDC aufgrund der veränderten IL 12/IL 10 Sekretion eine geringere Fähigkeit zur Stimulation der IFNγ Produktion in NK Zellen auf und induzierten weniger Th1 Differenzierung naïver T Zellen. Placenta-derived mesenchymal-like adherent stromal cells (PLX PAD) erzielten ähnliche Ergebnisse. Es konnte keine Alloimmunogenität in Patienten mit kritischer Ischämie der Extremitäten (CLI), die im Rahmen einer Phase I klinischen Studie allogene PLX PAD erhalten hatten, nachgewiesen werden. Keiner der Patienten entwickelte eine signifikante Gedächtnis T Zellantwort spezifisch für das Zellprodukt, was durch unsere in vitro Beobachtungen erklärbar sein könnte. Es ist schwierig MSC im Gewebe nachzuweisen, da Markerkombinationen notwendig sind. CD73+CD90+CD105+CD45-CD34-CD14-CD19- MSC konnten mithilfe einer neuen Multiplex-Immunhistologie-Technik (Chipzytometrie) in humanen Plazentaschnitten detektiert werden. Für die Zukunft könnte damit die Interaktion injizierter MSC mit Immunzellen in Biopsien untersucht werden. / Mesenchymal stromal cells (MSC) support endogenous tissue regeneration and seem to be low immunogenic, allowing application across MHC barriers. But little is known about the mechanisms for their immunomodulation. Hence, the main goal of this study was to understand if MSC interfere with the crosstalk between dendritic cells (DC), natural killer (NK) and T cells by influencing DC maturation. This network is important for efficient priming of naïve T cells into type 1 helper T cells (Th1). Bone marrow-derived MSC (BM-MSC) had diverse effects on DC maturation in vitro, depending on the DC subset and the time of interaction. BM MSC inhibited differentiation but not maturation of monocyte-derived DC (moDC). They did not have a clear effect on maturation of plasmacytoid DC (pDC), whereas they induced a tolerogenic phenotype in activated CD1c+ myeloid DC (mDC), characterized by an impaired CCR7-dependent migration and a tolerogenic cytokine profile. Consequently, BM-MSC-licensed mDC displayed a reduced ability to induce IFNγ production in NK cells due to their altered IL 12/IL 10 secretion. BM MSC-licensed mDC also induced less efficiently Th1 lineage commitment of naïve T cells. Similar results were observed with placenta-derived mesenchymal-like adherent stromal cells (PLX PAD). Samples from critical limb ischemia (CLI) patients treated with MHC-unmatched PLX-PAD within a phase I clinical trial were analysed for alloimmunogenicity. None of the patients developed a significant memory T cell response specific to the allogeneic cells, which might be explainable by our in vitro observations. MSC are difficult to detect in tissues because a set of lineage markers is needed. Here, CD73+CD90+CD105+CD45-CD34-CD14-CD19- MSC could be identified in human placenta cryosections using a novel multiplex-immunohistology technique (chipcytometry), offering the possibility to investigate the crosstalk between injected MSC and attracted immune cells in patient biopsies in the future.