The human-bacterial pathogen interaction is a complex process that results from a prolonged evolutionary arms race in the struggle for survival. The pathogen employs virulence strategies to achieve host colonization, and the latter counteracts using defense programs. The encounter of both organisms results in drastic physiological changes leading to stress, which is an ancient response accompanying infection. Recent evidence suggests that the stress response in the host converges with the innate immune pathways and influences the outcome of infection. However, the contribution of stress and the exact mechanism(s) of its involvement in host defense remain to be elucidated. Using the model bacterial pathogen Shigella flexneri, and comparing it with the closely related pathogen Salmonella Typhimurium, this study investigated the role of host stress in the outcome of infection. Shigella infection is characterized by a pronounced pro-inflammatory response that causes intense stress in host tissues, particularly the intestinal epithelium, which constitutes the first barrier against Shigella colonization. In this study, inflammatory stress was simulated in epithelial cells by inducing oxidative stress, hypoxia, and cytokine stimulation. Shigella infection of epithelial cells exposed to such stresses was strongly inhibited at the adhesion/binding stage. This resulted from the depletion of sphingolipidrafts in the plasma membrane by the stress-activated sphingomyelinases. Interestingly, Salmonella adhesion was not affected, by virtue of its flagellar motility, which allowed the gathering of bacteria at remaining membrane rafts. Moreover, the intracellular replication of Shigella lead to a similar sphingolipid-raft depletion in the membrane across adjacent cells inhibiting extracellular bacterial invasion. Additionally, this study shows that Shigella infection interferes with the host stress granule-formation in response to stress. Interestingly, infected cells exhibited a nuclear depletion of the global RNA-binding stress-granule associated proteins TIAR and TIA-1 and their accumulation in the cytoplasm. Overall, this work investigated different aspects of the host stress-response in the defense against bacterial infection. The findings shed light on the importance of the host stress-pathways during infection, and improve the understanding of different strategies in host-pathogen interaction. / Die Interaktion von Mensch und bakteriellem Krankheitserreger ist ein komplexer Prozess, der aus dem anhaltenden evolutionären Wettrüsten im Kampf ums Überleben resultiert. Der Erreger setzt Virulenzstrategien zur Kolonisierung des Wirtes ein und dieser nutzt Verteidigungsprogramme um dem entgegenzuwirken. Die Begegnung der beiden Organismen resultiert in drastischen physiologischen Veränderungen, welche zu Stress führen, der eine klassische infektionsbegleitende Reaktion ist. Neuere Untersuchungen deuten darauf hin, dass die Stressantwort des Wirtes mit den Signalwegen der angeborenen Immunantwort konvergiert und im Ergebnis die Infektion beeinflusst. Jedoch bleiben die Bedeutung des Stresses und der exakte Mechanismus wie Stress an der Verteidigung des Wirtes beteiligt ist, noch zu klären. In dieser Studie dienten der bakterielle Krankheitserreger Shigella flexneri und vergleichend dazu der nah verwandte Erreger Salmonella Typhimurium als Modellorganismen, um die Rolle von Wirtszellstress für den Ausgang der Infektion zu untersuchen. Die Infektion mit Shigellen ist durch eine ausgeprägte pro-inflammatorische Reaktion gekennzeichnet. Diese versursacht in den Wirtsgeweben, insbesondere im Darmepithel, einen starken Stress, der die erste Barriere gegen die Besiedelung mit Shigellen darstellt. In der vorliegenden Arbeit wurde entzündlicher Stress in Epithelzellen durch die Induktion von oxidativem Stress, Hypoxie und Zytokinstimulation simuliert. Die Shigelleninfektion von Epithelzellen, die solchen Belastungen ausgesetzt waren, war stark im Adhäsions-/ Bindungsstadium gehemmt. Dies resultierte aus der Verarmung von Sphingolipidflößen in der Plasmamembran durch stressaktivierte Sphingomyelinasen. Interessanterweise wurde die Adhäsion von Salmonellen, aufgrund ihrer Flaggellenvermittelten Beweglichkeit, nicht beeinträchtigt und ermöglichte so die Ansammlung von Bakterien an den verbleibenden Membranflößen. Darüber hinaus führte die intrazelluläre Replikation von Shigellen zu einer ähnlichen Verminderung von Sphingolipidflößen in der Membran benachbarter Zellen, wodurch die extrazelluläre bakterielle Invasion gehemmt wurde. Zusätzlich zeigt diese Studie, dass eine Infektion mit Shigellen mit der Bildung von Stressgranula in der Wirtszelle interferiert. Interessanterweise zeigten infizierte Zellen eine nukleäre Depletion der globalen RNA-bindenden und Stressgranula assoziierten Proteine TIAR und TIA-1 sowie deren Akkumulation im Zytoplasma. Insgesamt untersuchte diese Arbeit verschiedene Aspekte der Stressreaktion der Wirtszelle bei der Verteidigung gegen bakterielle Infektionen. Die Ergebnisse beleuchten die Bedeutung der Stresssignalwege im Wirt während der Infektion und verbessern das Verständnis der verschiedenen Strategien in der Interaktion von Wirt und Krankheitserreger.

The epithelial layer of the gastrointestinal (GI) tract provides a barrier between the environment and the body. Dysfunction of the epithelium, including changes of the innate immune response facilitated by pattern recognition receptors (PRRs), plays a major role in the development of GI disorders. However, the organization of innate immune sensing, the expression and activity of PRRs and the factors contri¬buting to such possible organization along the GI tract are unclear. In recent years, stem cell-derived organoids gained increasing attention as promising tissue models. Here, a biobank of human and murine organoids comprising three lines from each GI segment; corpus, pylorus, duodenum, jejunum, ileum, colon was generated. RNA sequencing of 42 lines confirmed the preservation of tissue identity and revealed an extensive organization of innate immune signaling components along the cephalocaudal axis, giving each segment a specific innate immune profile. Comple-menting the region-specific expression analysis, several PRRs in human and murine organoids showed region- and species-specific function. To investigate the factors contributing to the patterning of innate immunity in the GI tract, the impact of microbial components was analyzed using murine embryo-derived, never colonized gastric and proximal intestinal organoids. Transcriptional profiling of embryo-derived organoids showed that while expression of some PRRs may depend on environmental cues as expected, an unexpectedly large part of segment-specific expression of PRR signaling components is independent of prior contact with microbial products. Further, analysis of published RNA-seq data as well as in vitro experiments using directed differentiation of organoids into specific cell types showed that expression of innate immune gene also depended on cellular differentiation along the crypt-villus axis. This underlined the importance of cellular differentiation rather than contact to microbial compounds for expression of PRRs. Lastly, analysis of published datasets of RNA-seq and ATAC-seq after knockout of the intestinal transcription factor Cdx2 demonstrated that Cdx2 is likely important for the expression of Nlrp6 and Naip1 in the murine intestine. Future experiments have to support these preliminary findings. Taken together, the expression of a large part of epithelial innate immunity is develop¬mentally defined and conserved in tissue-resident stem cells. The identification of mechanisms governing expression of genes related to immunity will provide further insights into the mechanisms that play a role in the progress of inflammatory diseases. / Das Epithel des gastrointestinalen (GI) Traktes fungiert als Barriere zwischen der Umwelt und dem Körperinneren. Störungen des Epithels, darunter Veränderungen in der angeborenen Immunantwort, welche über „Pattern Recognition Receptors“(PRRs) ermöglicht wird, spielen eine bedeutende Rolle in der Entstehung gastrointestinaler Krankheiten. Auf welche Weise die angeborene Immunantwort im gastrointestinalen Trakt zwischen symbiotischen und schädlichen Mikroben unterscheidet, wie die Expression und Aktivität von PRRs organisiert sind, und die Faktoren die zu einer möglichen Organization beitragen sind bisher allerdings nicht bekannt. In den letzten Jahren haben aus Stammzellen gewonnene Organoide als vielversprechende Gewebemodelle steigende Aufmerksamkeit erregt. In dieser Arbeit wurde eine „Biobank“ humaner und muriner Organoide, jeweils bestehend aus 3 Linien jedes der gastrointestinalen Segmente Korpus, Pylorus, Duodenum, Jejunum, Ileum und Kolon generiert. Die RNA Sequenzierung von 42 Linien bestätigte den Erhalt der Gewebsidentität und zeigte eine umfangreiche Organization innerhalb der Signalkomponenten des angeborenen Immunsystems entlang der kraniokaudalen Achse, wodurch jedes Segment ein spezifisches Immunprofil erhält. Ergänzend zur regions-spezifischen Expressionsanalyse zeigten einige PRRs sowohl in humanen als auch in murinen Organoiden eine regions- und spezies-spezifische Funktion. Zur Untersuchung der Faktoren, die zur Strukturierung des angeborenen Immunsystems im GI-Trakt beitragen, wurde der Einfluss mikrobieller Komponenten untersucht. Hierfür wurden aus embryonalem Gewebe gewonnene Organoide des Magens und des proximalen Dünndarms verwendet, welche noch nicht mit dem Mikrobiom in Kontakt waren. Transkriptionsprofile embryonaler Organoide zeigten, dass die Expression einiger PRRs wie erwartet wahrscheinlich von Umweltfaktoren abhängt, dass ein unerwartet großer Anteil der segment-spezifischen Expression von Komponenten der PRR-induzierten Signalwege sich allerdings unabhängig vom Kontakt mit mikrobiellen Komponenten entwickelt. Des Weiteren zeigte die Analyse von bereits publizierten RNA Sequenzierungsdaten und in vitro Experimenten bei denen durch gezielte Differenzierung von Organoiden spezifische Zelltypen generiert wurden, dass die Expression von Genen des angeborenen Immunsystems auch von der zellulären Differenzierung entlang der Krypten-Zotten-Achse abhängt. Dies unterstreicht die Bedeutung von zellulärer Differenzierung für die Expression von PRRs, anstelle des Kontaktes zu mikrobiellen Komponenten. Auch konnte durch die Analyse bereits publizierter RNA- und ATAC-Sequenzierungsdaten nach knockout des im Dünndarm exprimierten Transkriptionsfaktors Cdx2 nachgewiesen werden, dass Cdx2 mit hoher Wahrscheinlichkeit wichtig für die Expression von Nlrp6 und Naip1 im murinen Dünndarm ist. Diese Erkenntnisse müssen in zukünftigen Experimenten validiert werden. Zusammengenommen zeigen die Ergebnisse, dass die Expression eines Großteils der angeborenen Immunität entwicklungsbiologisch festgelegt und in gewebe-spezifischen Stammzellen konserviert ist. Die zukünftige Identifikation von Mechanismen die die Expression von zur Immunität zugehörigen Genen steuern, wird weitere Erkenntnisse über die Mechanismen die eine Rolle in der Entwicklung entzündlicher Erkrankungen spielen bringen.

In der vorliegenden Arbeit wurde der zelluläre Immunstatus von 17 Patienten mit Erstdiagnose eines soliden gastrointestinalen Tumors vor und nach intravenöser Applikation von drei Zyklen einer konventionellen Polychemotherapie untersucht. Verglichen wurde zu Beginn der Therapie mit einer Kontrollgruppe, bestehend aus 21 nicht onkologisch vorerkrankten Probanden. Zur Messung der individuellen T-Zellvermittelten Immunantwort auf Einzelzellebene wird auf die Methode des IFN-γ-ELISPOT-Assays zurückgegriffen. Die zentrale Frage war, ob die Applikation einer Polychemotherapie einen messbaren Effekt auf die Immunantwort des einzelnen Individuums hat. Zudem sollte untersucht werden, ob generelle Unterschiede zwischen Patienten mit einer unbehandelten Tumorerkrankung und gesunden Probanden bzw. allgemein internistisch erkrankten Patienten zu erkennen sind. In Zusammenschau der Ergebnisse sind trotz überwiegend unveränderter T-Zell-Antwort auf die meisten der eingesetzten Antigene einige statistisch signifikante Unterschiede festzuhalten. So zeigte die Gruppe der Tumorpatienten vor Applikation der Chemotherapie im Vergleich zur Kontrollgruppe eine signifikant erhöhte Spotintensität und einen höheren Stimulationsindex [A] in Bezug auf das Tuberkulose-Antigen CFP-10. Diese Veränderungen waren nach Applikation der Chemotherapie nicht mehr nachzuweisen. Des Weiteren ergaben sich bei den Tumorpatienten vor und nach Chemotherapie signifikante Veränderungen der T-Zell-Antwort bezüglich des Antigens Tetanus-Toxoid. Nach Applikation von 3 Zyklen Chemotherapie kam es zu einer Verminderung des Stimulationsindex [A]. Es wird daher die Vermutung nahe gelegt, dass sich gerade in Bezug auf bakterielle Infektionen die T-Zell-Antwort der Tumorpatienten signifikant ändert. Die klinische Relevanz müsste jedoch anhand gezielter Messung auf spezifische bakterielle Antigene in größer angelegten Studien überprüft werden.

Mouse strains are frequently used to model human disease states, to test the efficiency of drugs and therapeutic principles. However, the direct translation of murine experimental data to human pathological events often fails due to sufficient differences in the organization of the immune system of both species. Here we give a short overview of the principle differences between mice and humans in defense strategies against pathogens and mechanisms involved in response to pathogenic microorganisms and other activators of the immune system. While in human blood mechanisms of immune resistance are highly prevailed, tolerance mechanisms dominate for the defense against pathogenic microorganisms in mouse blood. Further on, species-related differences of immune cells mainly involved in innate immune response as well as differences to maintain oxidative homeostasis are also considered. A number of disease scenarios in mice are critically reflected for their suitability to serve as a model for human pathologies. Due to setbacks in these studies, novel mouse models were created to bridge the immune system of both species: humanized mice. Accordingly, a special section of this review is devoted to new results applying humanized mouse models taking limitations and prospects into account.

Endothelzellen sind ein aktiver Bestandteil der angeborenen Immunabwehr des Menschen gegen mikrobielle Pathogene. Unter ungünstigen Bedingungen kann die Abwehrreaktion sogar zu einer lebensbedrohlichen Sepsis führen. Hier wurde die bislang wenig bekannte Endothelantwort auf den fakultativ humanpathogenen Hefepilz Candida albicans, einem der häufigsten Verursacher von letaler Sepsis beim Menschen, näher untersucht. Mittels Oligonukleotid-Mikroarray-Analyse von HUVEC nach Exposition mit C. albicans konnten 56 hochregulierte Gene identifiziert werden, während 69 Gene herunterreguliert wurden. Ein bedeutender Anteil der regulierten Gene ist an Prozessen der angeborenen Immunantwort beteiligt und dient hauptsächlich der Rekrutierung von Neutrophilen. Weitere Untersuchungen ergaben eine zentrale Rolle des proinflammatorischen NF-kappaB-Weges bei der Regulation des Candida-induzierten Transkriptoms von Endothelzellen. Es konnte gezeigt werden, dass C. albicans diesen Signalweg sequenziell aktiviert. Zusätzlich konnte durch die Expression einer dominant-negativen Mutante einer Signalkomponente des NF-kappaB-Signalwegs die Candida-vermittelte Induktion von kappaB-abhängigen Genen gehemmt werden. Mit einem pharmakologischen Ansatz wurde der p38 MAP Kinase-Signalweg als weiterer bedeutsamer Signalweg identifiziert, der die Expression einzelner Candida-Zielgene wie CXCL8/IL-8 moduliert. Schließlich wurde gezeigt, dass die Candida-induzierte NF-kappaB-Aktivierung im untersuchten endothelialen Zellsystem unabhängig von den Toll-like Rezeptoren TLR2 und TLR4 geschieht, die üblicherweise an der Erkennung mikrobieller Pathogene beteiligt sind. Durch RNA-Interferenz-Experimente konnte jedoch dargelegt werden, dass das Adaptermolekül MyD88 und die Kinase IRAK1, die beide entscheidend an der TLR-vermittelten Signaltransduktion beteiligt sind, essentiell für die Weiterleitung des Signals in Endothelzellen sind. Nachfolgend konnte mit TLR3 zumindest einer der signaltransduzierenden Rezeptoren identifiziert werden. Als erste umfassende Untersuchung der endothelialen Antwort auf Candida albicans erlaubt die vorliegende Arbeit neue Einblicke in die komplexen Signalmuster von Endothelzellen, die dieser klinisch bedeutende Krankheitserreger auslöst. / Endothelial cells (ECs) actively participate in the innate defence against microbial pathogens. Under unfavourable conditions defence reactions can even turn into life-threatening responses resulting in sepsis. Here the so far largely unknown EC reaction patterns to Candida albicans were studied. C. albicans is a facultative human pathogenic fungus and a major cause of lethality in septic patients. Oligonucleotide microarray analysis revealed 56 genes that were transcriptionally up-regulated and 69 that were suppressed upon exposure of ECs to C. albicans. A major portion of these genes is involved in defence mechanisms of the innate immune system with a high representation of genes serving the recruitment of neutrophils to sites of infection. Further examination of candidate signalling cascades established a central role of the proinflammatory NF-kappaB pathway in the regulation of the Candida-modulated transcriptome of ECs. It was shown that the NF-kappaB signalling pathway becomes activated at various levels. In addition, expression of a dominant negative mutant of a NF-kappaB signalling pathway compound blocked the Candida-induced kappaB-dependent gene expression. Using a pharmacological approach the stress-activated p38 mitogen-activated protein (MAP) kinase pathway was identified as a second major regulatory pathway which critically contributes to the regulation of selected Candida target genes such as CXCL8/IL-8. Candida-induced NF-kappaB activation is mediated independently of Toll-like receptors (TLR) 2 and 4 that commonly have been implicated with microbial pattern recognition. Nevertheless, knock-down of the adapter molecule MyD88 and the essential downstream kinase of TLR-, IL-1R- and IL-18R-signalling, IRAK1, suggested that recognition and signalling via a TLR apart from TLR2/TLR4 is crucial for Candida-induced gene expression in primary ECs. Finally, RNAi experiments indicate that most likely TLR3 represents this receptor. These data provide the first comprehensive analysis of endothelial gene responses to Candida albicans and present novel insights into the complex signalling patterns triggered by this important pathogen.

Carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecules (CEACAMs) are exploited by human-specific pathogens to anchor themselves to or invade host cells. Interestingly, human granulocytes express a specific isoform, CEACAM3, that can direct efficient, opsonin-independent phagocytosis of CEACAM-binding Neisseria, Moraxella and Haemophilus species. As opsonin-independent phagocytosis of CEACAM-binding Neisseria depends on Src-family protein tyrosine kinase (PTK) phosphorylation of the CEACAM3 cytoplasmic domain, we hypothesized that an SH2-containing protein might be involved in CEACAM3-initiated, phagocytosis-promoting signals. Accordingly, we screened glutathione-S-transferase (GST) fusion proteins containing SH2 domains derived from a panel of signaling and adapter molecules for their ability to associate with CEACAM3. In vitro pull-down assays demonstrated that the SH2 domain of the adapter molecule Nck (GST-Nck SH2), but not other SH2 domains such as the Grb2 SH2 domain, interact with CEACAM3 in a phosphotyrosine-dependent manner. Either deletion of the cytoplasmic tail of CEACAM3, or point-mutation of a critical arginine residue in the SH2 domain of Nck (GST-NckSH2R308K) that disrupts phosphotyrosine binding, both abolished CEACAM3-Nck-SH2 interaction. Upon infection of human cells with CEACAM-binding Neisseria, full-length Nck comprising an SH2 and three SH3 domains co-localized with tyrosine phosphorylated CEACAM3 and associated bacteria as analyzed by immunofluorescence staining and confocal microscopy. In addition, Nck could be detected in CEACAM3 immunoprecipitates confirming the interaction in vivo. Importantly, overexpression of a GFP-fusion protein of the isolated Nck SH2 domain (GFP-Nck-SH2), but not GFP or GFP-Nck SH2 R308K reduced CEACAM3-mediated phagocytosis of CEACAM-binding Neisseria suggesting that the adaptor molecule Nck plays an important role in CEACAM3-initiated signaling leading to internalization and elimination of human-specific pathogens.

Bei Kindern mit Juveniler idiopathischer Arthritis (JIA) sind Impfungen auf Grund der immunsuppressiven Umstände durch die Erkrankung und der entsprechenden Therapie dringend empfohlen. Daher sollten JIA-Patienten, die sich längere Zeit in einem Frühsommer-Meningoenzephalitis (FSME)-Risikogebiet aufhalten oder leben, dringend eine aktive Immunisierung gegen den FSME-Virus durchführen. In der vorliegenden Studie verglichen wir sowohl die humorale als auch die zelluläre Immunantwort auf die FSME-Impfung bei 99 gegen FSME geimpften JIA-Patienten mit 30 immunologisch gesunden, altersgleichen Kindern (HC). Dazu untersuchten wir die FSME-spezifische IgG Antikörper Konzentration und Avidität, den FSME-Neutralisations-Titer und die FSME-spezifische T-Zell-Antwort mittels IFN-γ Secretion Assay und Ermittlung der IFN-γ Konzentration im Überstand der mit FSME-Antigen stimulierten Zellkulturen. Es zeigten sich ähnliche Ergebnisse hinsichtlich der IgG-anti-FSME-Konzentration, -Avidität und des FSME-Neutralisations-Titers. Der Erhalt von FSME-Boosterimpfungen hatte einen positiven Effekt auf die FSME-spezifische IgG Antikörper Konzentration bei den JIA-Patienten und die FSME-spezifische IgG Antikörper Avidität sowohl bei den JIA-Patienten als auch bei den HC. JIA-Patienten, die eine Therapie mit Methotrexat (MTX) während der FSME-Impfung erhielten, hatten weniger häufig einen RAI ≥ 60 %. Hinsichtlich der zellulären Immunreaktion zeigten sich ähnliche Ergebnisse zwischen den JIA-Patienten und den HC. Bei der durchflusszytometrischen Bestimmung der T-Zellen beobachteten wir in beiden Gruppen, dass die aktivierten CD4+ T-Helferzellen im Vergleich zu den aktivierten CD8+ zytotoxischen T-Zellen mehr IFN-γ nach der Stimulation mit dem FSME-Antigen produzierten. Die JIA-Patienten wiesen signifikant mehr IFN-γ produzierenden Naive-T-Zellen auf als die HC. Die humorale und zelluläre FSME-Immunreaktion schienen nicht miteinander zu korrelieren. Ungeachtet der Tatsache, an der JIA erkrankt zu sein oder nicht, zeigten die FSME-geimpften Kinder dieser Studie auch einige Jahre nach der letzten FSME-Impfung eine ähnliche humorale und zelluläre Immunogenität gegen das FSME-Virus. Besonders wichtig ist die Gabe von FSME-Boosterimpfungen, um eine erfolgreiche Immunantwort zu erreichen und zu erhalten. Trotz des negativen Effekts der immunsuppressiven Therapie erreichten fast alle JIA-Patienten eine ausreichende humorale und zelluläre Immunogenität. Daher scheint eine erfolgreiche FSME-Immunisierung bei JIA-Patienten mit immunsuppressiver Therapie realisierbar zu sein. / In children with JIA, vaccinations are strongly recommended due to the immunosuppressive conditions caused by the disease and the corresponding therapy. Therefore, JIA patients who are remaining or living in a TBE risk area for a longer period of time are urgently ask to undergo active immunization against the TBE virus. In the study at hand we compared both the humoral and cellular immune response to TBE vaccination in 99 JIA patients vaccinated against TBE with 30 immunologically healthy children (HC) of the same age. We investigated TBE-specific IgG antibody concentration and avidity, TBE neutralizing antibody titers and TBE-specific T-cell response by IFN-γ secretion assay and determination of the IFN-γ concentration in the supernatant of TBE antigen-stimulated cell cultures. Similar results were obtained for TBE-specific IgG antibody concentration and avidity and TBE neutralizing antibody titers. A positive effect was noted on TBE-specific lgG antibody concentration in JIA patients as well as the TBE-specific lgG antibody avidity in both JIA patients and HC when they received a TBE booster vaccination. JIA patients who received therapy with methotrexate (MTX) during TBE vaccination were less likely to have a RAI ≥ 60 %. Regarding the cellular immune response, similar results were found between JIA patients and HC. The flow cytometric determination of T-cells we observed in both groups that activated CD4+ T-helper cells produced more IFN-γ after stimulation with the TBE antigen compared to activated CD8+ cytotoxic T-cells. The JIA patients showed significantly more IFN-γ producing naïve T cells than the HC. The humoral and cellular TBE immune response did not seem to correlate. Regardless of whether or not the children suffered from JIA, the TBE vaccinated children in this study showed similar humoral and cellular immunogenicity against the TBE virus, even several years after the last TBE vaccination. It is thereby particularly important to perform TBE booster to achieve and maintain a successful immune response. Despite the negative effect of immunosuppressive therapy, almost all JIA patients achieved a sufficient humoral and cellular immunogenicity. Therefore, a successful TBE immunization in JIA patients with immunosuppressive therapy seems to be feasible.

FSME-spezifische Immunität bei FSME-geimpften Kindern und Jugendlichen mit JIA Die juvenile idiopathische Arthritis (JIA) ist eine chronische entzündliche Autoimmunerkrankung des Kindesalters mit unbekannter Ätiologie. Die standardmäßigen Impfungen sind gemäß der aktuellen STIKO-Empfehlungen empfohlen. Die Frühsommer-Meningoencephalitis (FSME) ist eine durch Zecken übertragene Krankheit, die zu Fieber und neurologischen Symptomen führen kann. Eine kausale Therapie gibt es nicht, eine Impfung gegen FSME ist allerdings für Personen empfohlen, die in Risikogebieten leben oder diese bereisen. Die vorliegenden Untersuchungen der IgG-anti-FSME-Konzentration und –Avidität, des Neutralisationstiters und des INF γ-ELISPOTs umfassen die Daten von 100 JIA Patienten und 31 gesunden Kontrollen und überprüfen, ob die humorale und zelluläre Immunität gegen FSME von Patienten mit JIA vergleichbar mit der von gesunden Kontrollen ist. Die Marker der humoralen Immunität waren vergleichbar zwischen den zwei untersuchten Gruppen. Sowohl bei der IgG-anti-FSME-Konzentration und –Avidität als auch bei den Neutralisationstests waren die Mittelwerte beziehungsweise der Median bei den Patienten mit JIA niedriger verglichen mit den gesunden Kontrollprobanden. Bei den Ergebnissen des INF γ-ELISPOTs war es umgekehrt, aber niedrige humorale Parameter korrelierten nicht mit niedrigen Parametern der zellulären Immunität oder andersherum. Entsprechend der INF γ-ELISPOT Ergebnisse wurden die Patienten mit JIA und die gesunden Kontrollen in High, Low und Non Responder aufgeteilt. Prozentual gab es bei den gesunden Kontrollprobanden mehr Low und Non Responder. Insgesamt gab es keine statistisch relevante Korrelation zwischen der humoralen und zellulären Immunität. Die Anzahl der Impfungen und auch Anzahl der Boosterimpfungen nach der Grundimmunisierung hatten eine bedeutende positive Auswirkung besonders auf neutralisierende Antikörper bei Patienten mit JIA und aber auch auf die IgG-anti-FSME-Konzentration und –Avidität sowie die zelluläre Immunität bei JIA Patienten und gesunde Kontrollen. Eine Therapie mit TNF α-Inhibitoren beeinflusste den Neutralisationstiter bei den Patienten mit JIA signifikant negativ, wobei sich eine Therapie mit MTX signifikant negativ auf die IgG-anti-FSME-Avidität auswirkte. Als Schlussfolgerung lässt sich sagen, dass die Impfung gegen FSME ebenso wirksam bei den Patienten mit JIA wie bei gesunden Kindern und Jugendlichen ist, Boosterimpfungen bei Patienten mit JIA aber sehr wichtig sind und öfters empfohlen werden sollten. / TBE-specific immunity in TBE vaccinated children and adolescents with JIA Juvenile idiopathic arthritis (JIA) is a chronic inflammatory autoimmune disease in childhood with unknown etiology. The standard vaccinations are recommended in accordance with the current STIKO recommendations. Tick-borne encephalitis (TBE) is an Illness that can lead to fever and neurological symptoms. There is no therapy, but a vaccination against TBE is recommended for individuals who live in or travel through high-risk areas. The present experiments of IgG-anti-TBE-concentration and -avidity, of the neutralization titer and the INF γ-ELISPOT include the data of 100 JIA patients and 31 healthy controls and examine whether the humoral and cellular immunity against TBE in patients with JIA is comparable to the one of healthy controls. The markers of humoral immunity were comparable between the two groups. The mean values and the median of the IgG-anti-TBE-concentration and -avidity as well as the neutralization tests, were lower in the group of patients with JIA compared to the healthy control subjects. In the results of the INF γ-ELISPOT it was the other way around, but low humoral parameters did not correlate with low parameters of cellular immunity or vice versa. According to the results of the INF γ-ELISPOT patients with JIA and healthy controls were divided into high, low and non-responders. Within the healthy control group there were more low and non-responders. In total there was no statistically relevant correlation between humoral and cellular immunity. The number of vaccinations and also the number of booster vaccinations after basic immunization had a significant positive impact especially on neutralizing antibodies in patients with JIA and also to the IgG anti-TBE concentration avidity and cellular immunity in JIA patients and healthy controls. A therapy with TNF α inhibitors had a significant negative influence on the neutralization titer in patients with JIA whereas the therapy with MTX had a significant negative effect on IgG anti-TBE avidity. In conclusion, it can be said that vaccination against TBE is equally effective in patients with JIA as in healthy children and adolescents, that booster vaccinations for patients with JIA are very important and often recommended should be.

Die Detektion sogenannter Vitalitäts-assoziierte molekularer Muster (vita-PAMPs), signalisiert dem Immunsystem die Präsenz lebender Mikroorganismen und ruft verstärkte Immunantworten hervor. Die vorliegende Studie untersuchte die Erkennung bakterieller Vitalität durch humane Antigen-präsentierenden Zellen (APC), sowie die Effekte auf die adaptive Immunität. Transkriptomanalysen von humanen Monozyten zeigten eine selektive transkriptionelle Antwort auf lebendige im Vergleich zu hitzegetöteten Bakterien. Die inflammatorischen Zytokine IL-12 und TNF wurden nahezu ausschließlich in Reaktion auf lebende Bakterien exprimiert. Die Detektion bakterieller Vitalität ist in Menschen, Schweinen, Mäusen und Fischen konserviert. In Mäusen wurde bakterielle RNA als bakterielles vita-PAMP identifiziert. In menschlichen Monozyten führte die Supplementierung toter Bakterien mit bakterieller RNA oder mit synthetischen Liganden des Toll-like-Rezeptors (TLR) 7 und TLR8, jedoch nicht mit anderen TLR-Liganden, zur Rekonstitution der TNF- und IL-12-Antwort. Umgekehrt hemmte silencing von TLR8- vita-PAMP-induzierte Zytokinproduktion. T-follikuläre Helferzellen (TFH) spielen eine zentrale Rolle in der Initiierung humoraler Immunantworten. Hier wurde die Erkennung lebender Bakterien, bakterieller RNA oder synthetischer TLR8-Liganden durch APC als Stimulus für robuste TFH-Zelldifferenzierung identifiziert. Die TFH-Differenzierung ist abhängig von der Erkennung bakterieller RNA über TLR8 und der Produktion von IL-12. Immunisierung von Schweinen mit einem bakteriellen Lebendimpfstoff löste deutlich robustere TFH-Zell- und Antikörperreaktionen als eine Immunisierung mit der hitzegetöteten Version des gleichen Impfstoffs aus. Zusammenfassend haben wir TLR8 als den ersten bekannten vita-PAMP-Rezeptor identifiziert und seine zentrale Rolle für TLR8-vermittelte “Vitalitätserkennung” für die Induktion von TFH-Zellen und Impfreaktionen demonstriert. / The detection of the so-called vitality-associated molecular patterns (vita-PAMPs) signals to the immune system the presence of living microorganisms and triggers an increased immune response. The present study investigated the detection of bacterial vitality by human antigen-presenting cells (APC), as well as the effects of this recognition events on adaptive immunity. Transcriptome analysis of human monocytes showed a selective transcriptional response to live versus heat-killed bacteria. Among others, the inflammatory cytokines IL-12 and TNF were expressed almost exclusively in response to live bacteria. Moreover, the detection of bacterial vitality is conserved in humans, pigs, mice and fish. In mice, bacterial RNA was identified as a bacterial vita-PAMP. In human monocytes, supplementation of dead bacteria with bacterial RNA or with synthetic ligands of toll-like receptor (TLR) 7 and TLR8, but not with other TLR ligands, resulted in the reconstitution of the TNF and IL-12 responses. Conversely, silencing of TLR8 inhibited vita-PAMP-dependent cytokine production. T-follicular helper cells (TFH) play a central role in the initiation of humoral immune responses. Here, the recognition of living bacteria, bacterial RNA or synthetic TLR8 ligands by APCs was identified as a stimulus for robust TFH cell differentiation. TFH differentiation is dependent on the recognition of bacterial RNA via TLR8 and the production of IL-12. Immunization of pigs with a live bacterial vaccine elicited significantly more robust TFH cell and antibody responses than immunization with the heat-killed version of the same vaccine. In summary, we identified TLR8 as the first known vita-PAMP receptor in human and demonstrated its pivotal role in TLR8-mediated “viability recognition” for the induction of TFH cells and vaccine reactions.

Die Haut ist eine oft übersehene Komponente des angeborenen Immunsystems der Mücken. Die Haut der Mücke bildet eine physische Barriere, die die mikrobielle Homöostase aufrechterhält, das Eindringen von Toxinen wie Insektiziden verhindert und das Austrocknen verhindert. Die am meisten untersuchten Akteure des Immunsystems von Stechmücken sind das Fettgewebe und die Blutzellen, aber die Hauttalg-Fabriken, die Oenozyten, werden in Studien nur selten berücksichtigt. Mückenpuppen haben aktiv funktionierende immunitätsbezogene Organe, einschließlich derjenigen, die Hautbarrieren produzieren. Ihre biologische Rolle in diesem Entwicklungsstadium ist kaum bekannt, aber der Übergang von der Puppen- zur Erwachsenenhaut und die Auffälligkeit der talgproduzierenden Zellen machen dieses Stadium zu einem vielversprechenden Entwicklungsstadium für die Untersuchung der Hautbildung. Mit Hilfe der Transkriptomanalyse beschreiben wir die Rolle der Blutzellen bei der Entwicklung des chitinösen Teils der Insektenhaut, die Beteiligung des Fettkörpers an der Immunität und bestätigen die Rolle der talgproduzierenden Zellen im Lipidstoffwechsel. Darüber hinaus beschreiben wir talgsezernierende Zellen als einen bedeutenden Wirkungsort des NF-kappaB-ähnlichen IMD-Rel2-Pathway, in dem der Transkriptionsfaktor Rel2 die Retinoid-Homöostase reguliert. Schließlich bestätigen wir eine 100 Jahre alte Beobachtung, wonach sebumsezernierende Zellen der Stechmücke ihren Zellinhalt in einem Netzwerk von Vesikeln absondern. Wir beschreiben extrazelluläres Chromatin als Fracht in diesem Vesikelnetzwerk und sein antimikrobielles Potenzial. / The skin is an often overlooked component of the mosquito's innate immune system. The mosquito skin provides a physical barrier that maintains microbial homeostasis, prevents the entry of toxins like insecticides, and avoids desiccation. The most studied players in the immune system of mosquitoes are the adipose tissue and blood cells, but studies rarely consider the skin sebum factories, oenocytes. Mosquito pupae have actively functional immunity-related organs, including those producing skin barriers. Their biological roles at this developmental stage are poorly understood, but the pupae-to-adult metamorphic skin transition and the conspicuity of sebum-secreting cells make it a promising developmental stage to study skin formation. We use transcriptomics to describe the role of blood cells in the development of the chitinous section of the insect skin, the involvement of the fat body in immunity, and confirm the lipid metabolism role of sebum-secreting cells. Furthermore, we describe sebum-secreting cells as a significant action site of the NF-kappaB-like IMD-Rel2 pathway where the transcription factor Rel2 regulates retinoid homeostasis. Finally, we confirm a 100-year-old observation of how mosquito sebum-secreting cells secrete their cellular contents in a network of vesicles. We describe extracellular chromatin as cargo inside this vesicle network and its antimicrobial potential.