Das Mamma-Karzinom gehört zu den sogenannten desmoplastischen Tumorarten. Hierbei handelt es sich um Tumoren mit erhöhter Ansammlung von Bindegewebszellen und einer Akkumulation von Extrazellulärer Matrix (EZM). Diese verdichtete EZM wirkt sowohl auf mechanischer als auch auf Signalweg-vermittelter Ebene als eine Barriere, welche die therapeutische Wirksamkeit erheblich vermindert. Einer der Hauptbestandteile der EZM ist Kollagen. Durch Anwendung von Präparaten, welche die Kollagensynthese und -reifung inhibieren, kann die rigide Struktur aufgelockert werden. Daraus ergibt sich eine verbesserte Versorgung mit Nährstoffen und eine verbesserte Infiltrationsmöglichkeit für Immunzellen. Dies ist für die Effizienz der Immuntherapie, welche sich in den letzten Jahren als vielversprechende Alternative zu den Grundsäulen der Krebstherapie entwickelt hat, unabdinglich. In der vorliegenden Arbeit wurden murine Mamma-Karzinome der 4T1-Linie nach Behandlung mit EZM-destabilisierenden Kollageninhibitoren auf ihre Immunumgebung hin untersucht. Verwendet wurden drei Wirkstoffe, welche an unterschiedlichen Punkten in die Kollagensynthese und -reifung eingreifen: βAPN als LOX(L)-Inhibitor, 1,4-DPCA als P4HA-Inhibitor und Minoxidil als LH-Inhibitor. Die Behandlung führte zu einem deutlichen Anstieg aller untersuchten Immunzellen und deutet somit auf eine verbesserte Infiltrationsmöglichkeit hin. Zudem wurde die Expression maligner Signalwege, wie die der Angiogenese, Hypoxie, Metastasierungsneigung, Invasivität und Immunsuppression, verringert und tumorsuppressive Immunantworten verstärkt. Die Kollageninhibition hatte zusätzlich ein verringertes Tumorwachstum und eine Reduktion der Blutgefäßdichte zufolge. Als Fazit gilt es festzuhalten, dass die Verwendung von Kollageninhibitoren in der Immuntherapie eine vielversprechende Option zur Verbesserung der Effizienz dieser Therapeutika darstellt. Diese Erkenntnis gilt es im Rahmen künftiger wissenschaftlicher Untersuchungen weiterzuentwickeln. / The mamma carcinoma is a desmoplastic tumor which shows an accumulation of fibrotic tissue and of extracellular matrix (ECM). This highly dense ECM acts as a physical and signaling-mediated barrier reducing the efficacy of various therapeutic approaches. One of the main components of the ECM is collagen. The rigid structure can be loosened by drugs which inhibit collagen synthesis and maturation. This potentially leads to improved infiltration with nutrients and a better access for immune cells. These are absolutely necessary for the effectiveness of the immune therapy that has been established as a promising alternative approach in the last years in addition to the classical cancer therapy options. In this dissertation murine mamma carcinomas of the 4T1-tumor cell line were treated with collagen inhibitors, with the aim to destabilize the rigid ECM and analyze following changes of the immune environment. The drugs, that were used, inhibit at different stages collagen synthesis and maturation: βAPN as a LOX(L)-inhibitor, 1,4-DPCA as a P4HA-inhibitor and Minoxidil as a LH-inhibitor. The treatment led to an accumulation of different kinds of immune cells which shows the improved infiltration. Furthermore, malignant pathways concerning angiogenesis, hypoxia, invasiveness, metastasis, and immunosuppression are reduced. Tumor suppressive immune responses are enhanced. Moreover, we could ascertain a reduced tumor growth and microvessel density after treatment. All in all, the tumors show, because of the changed quantity and constellation of immune cells, a stronger immune stimulating function. This embodies the promising potential of the usage of collagen inhibitors as an additional treatment to immune therapy to facilitate its efficacy, which has to be examined by further studies.

Die „Innate Lymphoid Cells“ (ILCs) der Gruppe 1, bestehend aus konventionellen NK-Zellen (cNK), gewebsresidenten NK-Zellen (trNK) und ILC1s, sind eine heterogene und teilweise plastische Zellpopulation mit vielfältigen Aufgaben in der Infektabwehr, Tumorbekämpfung und Interaktion mit anderen Zellen. Um weitere Informationen über den Phänotyp der Gruppe 1-ILCs zu erhalten, wurden zunächst mittels RNA-Sequenzierung (CITE-Seq) ILCs aus Tumor und Leber im Mausmodell miteinander verglichen. Anschließend erfolgte die Überprüfung dieser Ergebnisse auf Proteinebene durch die Verwendung der Durchflusszytometrie (FACS) und Konfokalmikroskopie. Dabei zeigte sich, dass im Tumor CD49a+ Eomes+ trNKs zu finden waren, die es in der Leber nicht gab. ILC1s im Tumorgewebe zeigten zudem im Vergleich zur Leber auf RNA- und Proteinebene einen höheren Anteil positiver Zellen für den Transkriptionsfaktor Irf8, das zytotoxische Protein Granzyme C, Embigin und Ly6C. Für Irf8 ist bekannt, dass es eine Rolle in der Infektabwehr durch NK-Zellen spielt, während Embigin ein Homing-Molekül ist, das unter anderem in unreifen Lymphozyten sowie hämatopoetischen Stammzellen zu finden ist. Da Embigin allerdings im FACS und der Mikroskopie ubiquitär im Tumor exprimiert war, ist die Aussagekraft der Ergebnisse auf Proteinebene beschränkt. Die Irf8-Expression ließ sich in NK-Zellen und ILC1s auch durch in vitro-Stimulation reproduzieren. Für Ly6C war ein höherer Anteil positiver ILC1s und ein niedrigerer Prozentsatz positiver cNKs im Tumor im Vergleich zur Leber zu finden. Dies könnte ein Hinweis auf die bereits publizierte Hypothese sein, dass cNKs in der Lage sind, einen ILC1-Phänotyp anzunehmen und dabei die Ly6C-Expression beibehalten. Embigin wurde daraufhin in anderen Organen mittels FACS abseits des Tumors betrachtet und es zeigte sich, dass der Anteil Embigin+ ILC1s in sekundär lymphatischen Organen höher als in anderen Geweben, wie der Leber, war. Außerdem gab es eine Koexpression mit CD27, was gut zu den Beobachtungen anderer Publikationen passt, dass es sich um einen Marker unreifer ILCs handelt. Ein weiteres Protein, das in der RNA-Sequenzierung auffiel, war CD3γ. Da es Teil des T-Zell-Rezeptor-Komplexes (TCR) ist, war seine Expression durch ILC1s der Leber zunächst überraschend. Es ließ sich in einer in vitro Kurzzeitstimulation nicht in Leber-ILC1s induzieren. Außerdem zeigte sich in einer zu Embigin analogen Organübersicht, dass es insbesondere in extralymphatischen Geweben in ILC1s und trNKs zu finden ist. Außerdem wird CD3γ mit Granzyme A, B und C koexprimiert. Neuere Publikationen schreiben diesen unter anderem CD3γ+ ILC1s deshalb einen zytotoxischen Phänotyp zu. Ein Teil der CD3γ+ ILC1s ist zudem ebenfalls positiv für Ly49E/F. Dabei handelt es sich um ein Protein, das vor allem in fetalen ILCs gebildet wird. Aufgrund dessen wurde konsekutiv eine Alterskinetik ergänzt, in der sich mit zunehmendem Alter der Mäuse tatsächlich eine Abnahme CD3γ+ ILC1s in der Leber und im femininen Genitaltrakt (FGT) zeigte. Interessanterweise war zudem eine inverse Korrelation mit Ly6C zu beobachten, d.h. es gab keine Ly6C+ CD3γ+ doppelt positiven ILC1s. Für Ly6C stellte sich mit zunehmendem Alter außerdem eine Abnahme Ly6C+ cNKs und gleichzeitig eine Zunahme Ly6C+ ILC1s dar. Dies ist analog zu den Veränderungen im Tumorgewebe, möglicherweise im Rahmen einer Konversion oder Reifung der ILC1s. Mithilfe von FoxN1-Knockout-Mäusen konnte daraufhin gezeigt werden, dass auch bei Athymie CD3γ+ ILC1s zu finden sind. Folglich ist diese Zellpopulation in der Lage, sich unabhängig von T-Zellen und dem Thymus zu entwickeln, so dass eine Abstammung von diesen Zellen unwahrscheinlich ist. Im Rahmen dieses Experiments zeigte sich als Nebenbefund in ILC3s eine CD3γ-Expression. Folglich scheint das Protein nicht auf Gruppe 1-ILCs beschränkt zu sein. In der Cytospin-Konfokalmikroskopie war zu erkennen, dass CD3γ eine inhomogene Verteilung in der Zellmembran zeigt. Dies kann ein Hinweis auf eine Interaktion mit anderen Membranproteinen sein wie sie beispielsweise für CD3ζ in NK-Zellen bereits bekannt ist, bedarf aber zukünftig weiterer Untersuchungen. Abschließend wurde im FGT mithilfe von IL4Rαfl/fl NKp46iCre-Mäusen gezeigt, dass Gruppe 1-ILCs dort IL4Rα exprimieren können. IL-4 und sein Rezeptor werden sonst eher der Typ-2 Immunität zugeschrieben, aber es konnte in anderen Studien gezeigt werden, dass IL-4 die IFNγ-Bildung durch NK-Zellen stimulieren kann. Diese Ergebnisse passen zu diesen Beobachtungen und legen einmal mehr nahe, dass sich ILCs aufgrund ihrer Plastizität und Interaktionen schwer in starre Gruppen einteilen lassen. Insgesamt sind CD3γ, Irf8, Granzyme-Proteine, Embigin und IL4Rα interessante neue und alte Proteine im Kontext von Gruppe 1-ILCs, die zukünftig vielleicht mehr über die Eigenschaften und Funktionen dieser Zellen offenbaren werden. / Group 1 innate lymphoid cells (g1ILCs) can be divided into conventional NK cells (cNKs), tissue-resident NK cells (trNKs) and ILC1s. They are heterogeneous and plastic cell populations with multiple roles in infections, tumour response and interactions with other cells. To gain further information about these cells, ILCs from tumour and liver in mice were extracted, sorted and analysed via RNA-sequencing (CITE-Seq). Afterwards these results were reevaluated on a protein level using flow cytometry analysis and confocal microscopy. This showed that in the tumour exist CD49a+ Eomes+ trNKs, whereas in the liver these cells cannot be found. Furthermore, a higher percentage of ILC1s in the tumour expressed the transcription factor Irf8, the cytotoxic protein Granzyme C, Embigin and Ly6C on protein- and RNA-level compared to the liver. Irf8 is known to play a role in the immune response of NK cells during infection, whereas Embigin can function as a homing molecule. Embigin was highly expressed in the tumour by all cells in flow cytometry and microscopy. Therefore, the significance of the results on the protein level is reduced and should be regarded with care. The Irf8 expression in NK cells and ILC1s could also be triggered through in vitro stimulation. Tumour tissue contained a higher percentage of Ly6C+ ILC1s and a lower percentage of Ly6C+ cNKs compared to the liver. This observation could be related to the already published hypothesis that cNKs can obtain an ILC1-phenotype, which is marked by a higher Ly6C-expression. Embigin was also examined with flow cytometry in other tissues besides the tumour. Interestingly, the percentage of Embigin+ ILC1s was higher in lymphatic organs like lymph nodes and the spleen than in other organs like the liver. Besides, the results showed a coexpression with CD27, which is in line with other publications that identified Embigin as a marker of immature ILCs. CD3γ was another interesting protein that showed up in the RNA-sequencing. It wasn´t expressed in the tumour but in the ILC1s of the liver. This was initially surprising, because CD3γ is part of the T cell receptor (TCR) complex and ILCs don´t express the TCR. Short time in vitro stimulation couldn´t trigger the CD3γ-expression in liver ILCs. On the contrary to Embigin, a higher percentage of CD3γ+ ILCs could be found in extralymphatic organs than in lymphatic ones. Furthermore, it showed a coexpression with the Granzymes A, B and C. Recent publications indicate a cytotoxic phenotype of these cells. A subset of the CD3γ+ ILCs is also positive for Ly49E/F. This is a protein that is mostly common in fetal ILCs. Consecutively, an age kinetic showed indeed a decrease of CD3γ+ ILCs in the liver and female genital tract (FGT) with increasing age of the mice. Interestingly, there was a negative correlation between CD3γ and Ly6C. As a result, the CD3γ+ ILCs were negative for Ly6C and vice versa. On the contrary to CD3γ the percentage of Ly6C+ ILC1s increases and the Ly6C+ cNKs decreases with age. This is similar to the observation in tumour tissue and could serve as an indicator that ILC1s mature over time or change their phenotype with increasing age. In athymic FoxN1-knockout mice CD3γ+ ILC1s could also be found. Therefore, these cells can develop independently from the thymus und T cells. This is a strong indicator that the CD3γ+ ILC1s are not related to T cells and are a distinct cell population of ILC1s. As a side finding, ILC3s also seem to express CD3γ. Thus, the protein is not limited to the group 1-ILCs, but most likely also expressed by other ILC-subsets. The cytospin imaging revealed an inhomogeneous expression of CD3γ in the cell membrane, which could indicate an interaction with other membrane proteins and the formation of clusters. These interactions with other membrane proteins were already shown for CD3ζ, another part of the CD3-complex. Of course, this will need further investigation in the future, because the cytospin imaging provides only a rough picture of the cell surface and cannot prove any interactions with other proteins. An experiment using IL4Rαfl/fl NKp46iCre mice with a conditional knockout of IL4Rα in NKp46+ cells revealed an expression of IL4Rα by group 1-ILCs in the FGT. IL-4 and its receptor are regarded as part of type 2-immune responses, but other studies showed that IL-4 can stimulate the production of IFNγ in NK cells. These findings indicate a functional role of IL4Rα within group 1-ILCs. This shows once more the difficulty to structure ILCs in fixed groups, because of their complex interactions and plasticity. In summary, CD3γ, Irf8, the granzymes, Embigin and IL4Rα are noteworthy markers for group 1-ILCs, that should be kept in mind. Maybe in the future, these proteins can reveal more about the nature and function of these cells.

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The bidirectional influence of parenchymal cells and cells of the immune system, especially of antigen-presenting and CD8\(^+\) T cells, in situations of putative auto- immune pathogenicity and degeneration was the main topic of this thesis. In the first part, the influence of human muscle cells on antigen-presenting cells was investigated. In inflammatory myopathies prominent infiltrates of immune cells containing T cells and antigen-presenting cells like macrophages and dendritic cells are present. The hypothesis was that human myoblasts have an inhibiting influence on these antigen-presenting cells under homeostatic conditions. A dysfunction or impairment under inflammatory circumstances might contribute to the development of myopathic conditions. The surface analysis of dendritic cells cocultured with myoblasts showed that immature dendritic cells could be driven into a reversible semi- mature state with significantly elevated levels of CD80. These dendritic cells were additionally characterized by their inhibiting function on T-cell proliferation. It was also shown that the lysates of healthy myoblasts could strongly enhance the phagocytic ability of macrophages, which could help with muscle regeneration and which might be disturbed in myositis patients. The second part of this thesis was about the clonal specificity of CD8\(^+\) T cells in a mouse model with genetically induced over-expression of PLP in oligodendrocytes. Here, we could show that the cytotoxic T lymphocytes, which had previously been shown to be pathogenic, were clonally expanded in the CNS of the transgenic mice. The amino acid sequences of the corresponding receptor chains were not identical, yet showed some similarities, which could mean that these clones recognize similar antigens (or epitopes of the same antigen). The knockout of PD-1 in this setting allowed for an analysis of the importance of tissue immune regulation. It became evident that the absence of PD-1 induced a larger number of clonal expansions in the CNS, hinting towards a reduced threshold for clonal disturbance and activation in these T cells. The expansions were, however, not pathogenic by themselves. Only in the presence of tissue damage and an antigenic stimulus (in our case the overexpression of PLP), the PD-1 limitation exacerbated the immune pathogenicity. Therefore, only in the presence of a “tissue damage signal”, the dyshomeostasis of T cells lacking PD-1 achieved high pathogenetic relevance. Finally, we investigated the pathogenetic role of CD8 T cells in Rasmussen encephalitis, a rare and chronic neurological disease mainly affecting children. The analysis of the T-cell receptor repertoire in Rasmussen encephalitis patients in the peripheral CD4\(^+\) and CD8\(^+\) T-cell compartments as well as the brain revealed the involvement of T cells in the pathogenicity of this disease. Many clonal expansions in the brain matched CD8\(^+\) T-cell expansions in the periphery on the sequence level. These putatively pathogenic clones could be visualized by immunohistochemistry in the brain and were found in close proximity to astrocytes and neurons. Additionally, the expanded clones could be found in the periphery of patients for at least one year. / Der Einfluss von Parenchymzellen auf Immunzellen und umgekehrt, im Besonderen von Antigen-präsentierenden Zellen und CD8\(^+\) T-Zellen, im Zusammenhang von auto- immuner Pathogenese und Degeneration war das Hauptthema dieser Dissertation. Im ersten Teil wurde der Einfluss menschlicher Muskelzellen auf Antigen- präsentierende Zellen untersucht. In entzündlichen Myopathien kommt es zu massiven Infiltraten von Immunzellen, die T-Zellen und auch Antigen-präsentierende Zellen wie Makrophagen und dendritische Zellen enthalten. Die Hypothese war, dass menschliche Myoblasten einen hemmenden Einfluss auf die Antigen-präsentierenden Zellen unter homöostatischen Bedingungen haben. Eine Störung dieses Einflusses oder eine Beeinträchtigung unter entzündlichen Rahmenbedingungen könnte eventuell zur Entwicklung eines myopathischen Zustands beitragen. In der Oberflächenanalyse der dendritischen Zellen, die mit Myoblasten kultiviert wurden, zeigte sich, dass unreife dendritische Zellen in einen halb-reifen Zustand versetzt werden konnten, der sich beispielsweise durch stark erhöhte CD80 Expression kennzeichnet. Diese dendritischen Zellen wurden weiterhin charakterisiert über ihre hemmende Funktion auf die T-Zell Proliferation. Außerdem wurde gezeigt, dass Zelllysate gesunder Myoblasten die Phagozytoserate von Makrophagen enorm verstärken, was die Regeneration des Muskelgewebes erhöhen und möglicherweise in Myositispatienten gestört sein könnte. Im zweiten Teil der Dissertation ging es um die klonale Spezifität von CD8\(^+\) T-Zellen in einem Mausmodell mit genetisch induzierter Überexpression von PLP in Oligodendrozyten. Hier konnte gezeigt werden, dass die zytotoxischen T-Zellen, deren Pathogenität Gegenstand früherer Arbeiten war, im ZNS der transgenen Mäuse klonal expandiert waren. Die Aminosäuresequenzen der TCRβ Kette der expandierten Klone waren nicht identisch, zeigten jedoch einige Ähnlichkeiten, die darauf hinweisen könnten, dass diese Klone ähnliche Antigene (oder Epitope des gleichen Antigens) erkennen. Die genetisch induzierte Abwesenheit von PD-1 ermöglichte es, in diesem Zusammenhang den Einfluss von spezifischer Immunregulation im Gewebe zu untersuchen. Es zeigte sich, dass die Deletion von PD-1 eine erhöhte Anzahl von klonalen Expansionen im ZNS der Mäuse erzeugte, was auf eine herabgesetzte Schwelle für klonale Störungen und Aktivierung schließen lässt. Diese Expansionen 
 waren jedoch für sich genommen nicht pathogen. Nur in der Anwesenheit eines Gewebeschadens und eines zusätzlicher Antigenstimulus (in unserem Fall in Form der PLP Überexpression) konnte man die erhöhte Pathogenität durch die PD-1 Deletion erkennen. Deswegen erreichten die PD-1 deletierten T-Zellen nur in der Gegenwart eines „Gewebeschaden-Signals“ hohe pathogenetische Relevanz. Schließlich untersuchten wir die pathogenetische Rolle von CD8\(^+\) T-Zellen in der Rasmussen Enzephalitis, einer seltenen, chronischen Erkrankung des Gehirns, die hauptsächlich in Kindern vorkommt. Die Analyse des T-Zell-Rezeptor Repertoires in Rasmussen Enzephalitis Patienten in peripheren CD4\(^+\) und CD8\(^+\) T-Zell Populationen und im Gehirn zeigte die Beteiligung von T-Zellen in der Pathogenese dieser Krankheit auf. Viele klonale Expansionen waren zwischen Gehirn und der peripheren CD8\(^+\) Population bis hin zur Aminosäuresequenz identisch. Diese vermutlich pathogenen Klone konnten in Gehirnbiopsien von Rasmussenpatienten histochemisch nachgewiesen werden und wurden in enger Nachbarschaft zu Astrozyten und Neuronen gefunden. Zusätzlich konnten diese expandierten Kone in der Peripherie von Patienten für die beobachteten Zeiträume (mindestens ein Jahr) nachgewiesen werden.

Ausgehend von einer potentiell anti-Tumor-aktiven B-Zellen des menschlichen Immunsystem haben sich durch die Untersuchung des peripheren Blutes auf das Vorliegen von lambda3r-positiven, CD19+B-Zellen bei Magenkarzinompatienten und Probanden unterschiedlichen Alters einige sehr interessante Ergebnisse im Bereich der B-Zellimmunität ergeben. Es scheint dabei eine Art B-Zell-Immunosurveillance in Form dieser B-Zellen, sowohl bei Karzinompatienten, als auch bei Gesunden von früher Kindheit an zu geben. Die relative Verteilung dieser Zellen ändert sich dabei im Laufe des Lebens ensprechend den Veränderungen des gesamten B-Zellkompartiments. Es findet eine Abnahme mit dem Alter statt. Im Falle des Auftretens eines Magenkarzinoms kommt es dann zu einer relativen Expansion der in dieser Arbeit beschriebenen lambda3r-positiven CD19+B-Zellen trotz einer gleichzeitig stattfindenden bisher nicht erklärlichen Involution des restlichen B-Zellsystems. Bei der relativen Zunahme dieser Zellen handelt es sich um eine Art Boosterung. Das expandierte Zellkompartiment zeigt dabei Reifungstendenzen, sichtbar im Verlust des Oberflächenmoleküls IgD sowie der Expression von CD27 und IgG. Dem Oberflächenmarker CD5 scheint im Gegensatz zur initialen Hypothese bei der Erst-beschreibung der SC-1-positiven B-Zelle keine zentrale Rolle zuzukommen. / This project could identify a subset of CD19-positive b-cells within humans that shows strong correlation to the event of stomach cancer. This subset was proven to be in peripheral blood of healthy donors from early ages on and seems to be part of a kind of immunosurveillance system. In case of stomach cancer there is a differentiation of these cells from naive into mature b-cells. The main characteristics of the analysed cells is the CD19 antigen and the expression of the light chain gene lambda 3r in about 90%. In this study we compared the frequency and subtypes of these cells in healthy donors and stomach cancer patients. This setting allowed us also the quantitative and qualitative comparison of tho whole b-cell compartment at different ages and in the case of malignancy.

In den letzten Jahren ist die Zahl immunsupprimierter Patienten aufgrund des stetigen Fortschritts in der Medizin stark angestiegen. Die bei diesen Patienten wegen ihrer hohen Mortalität gefürchtete, durch A. fumigatus ausgelöste invasive Aspergillose (IA) hat trotz der Anwendung verbesserter Antimykotika zugenommen. Die beiden Medikamente Mycophenolat (MPA) und Everolimus (RAD) werden zur Immunsuppression verwendet. Sie wirken durch die Inhibition von B- und T-Zellen. Allerdings wurde auch der direkte Einfluss auf DCs beschrieben. Diese Entdeckung ist insofern von Relevanz, als DCs eine wichtige regulatorische Rolle bei der Abwehr von Erregern, so auch von Pilzen, spielen und als Bindeglied zwischen dem angeborenen und erworbenen Immunsystem fungieren. DCs sind außerdem in den vergangenen Jahren in den Fokus der Wissenschaft geraten, da sie möglicherweise als Impfstoffe gegen verschiedenste Krankheiten, darunter auch die IA, eingesetzt werden können. Da die IA vor allem Patienten mit geschwächtem Immunsystem trifft, ist es von Bedeutung, die Wirkung von Immunsuppressiva auf DCs besser zu verstehen. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von MPA und RAD auf die Entwicklung, die Reifung und die Immunantwort von aus Monozyten differenzierten DCs (moDCs) nach Kontakt mit A. fumigatus untersucht. Hierzu wurden die Medikamente zu verschiedenen Zeitpunkten der DC-Entwicklung hinzugefügt. Es konnte gezeigt werden, dass vor allem der Entwicklungsprozess der DCs beeinträchtigt wird. Neben einer verminderten Zytokinexpression von DCs nach Kontakt mit A. fumigatus wurde auch eine Veränderung der Oberflächenmarkerstruktur sowohl bei unreifen DCs (iDC) als auch bei reifen DCs (mDC) festgestellt. Des Weiteren wurde die Fähigkeit von DCs zur Phagozytose durch die Medikamente vermindert. Beide Substanzen, vor allem aber RAD, zeigten zudem eine starke Zytotoxizität gegenüber den Zellen. Es konnte in dieser Arbeit deutlich gemacht werden, dass sowohl MPA als auch RAD die Entwicklung und Reifung von moDCs beeinflussen, was zu einer Beeinträchtigung ihrer Immunantwort gegen A. fumigatus führt. / Over the past years, there has been an increasing amount of immunosuppressed patients due to substantial progress in medical research. Despite the development of more effective antifungal agents, those patients often suffer from invasive aspergillosis (IA) caused by the mold Aspergillus fumigatus. Mycophenolic acid (MPA) and Everolimus (RAD) are both immunosuppressive agents. They act through the inhibition of B- and T-cells. However, the direct influence on DCs has also been described which is important as DCs play an important role in pathogen defence and by linking innate and acquired immunity. In addition DCs have moved to the focus of science as they could also be used as vaccines against different diseases including IA. As IA mostly occurs in immunosuppressed patients, more comprehension about the impact of immunosuppressive agents on the functionality of DCs is needed. Here, the impact of MPA and RAD on the differentiation, maturation and immunresponse of human monocyte derived DCs (moDC) during interaction with A. fumigatus was investigated. MPA and RAD were added during different times of DC development. Both medicaments showed an influence on DC differentiation. Beside a reduced expression of cytokines after interaction with A. fumigatus, a decreased expression of surface markers was shown for immature DCs (iDC) and mature DCs (mDC). Furthermore, the phagocytotic capacity of iDCs was reduced. In addition, MPA and even more RAD showed high cytotoxic effects on DCs. In conclusion, a direct impact of MPA and RAD on the differentiation and maturation of moDCs and their immune response to A. fumigatus could be shown.

Das angeborene Immunsystem von Insekten besteht aus einer humoralen Komponente, einer zellulären Komponente und dem Prophenoloxidase-aktivierenden System. Fast alle Erkenntnisse über das angeborene Immunsystem stammen von Arbeiten mit Modellorganismen wie z.B. Drosophila oder Anopheles gambiae. Wie genau das Immunsystem der Honigbiene (Apis mellifera) funktioniert, ist jedoch noch relativ unbekannt. In der vorliegenden Arbeit wurden die unterschiedlichen Immunreaktionen aller drei Entwicklungsstadien der Honigbiene nach artifizieller Infektion mit Gram-negativen und Gram-positiven Bakterien (Escherichia coli und Micrococcus flavus) und dem Akuten Bienen Paralyse Virus (ABPV) untersucht und verglichen. Eine E. coli-Injektion zeigt bei Larven und adulten Arbeiterinnen nur wenig Auswirkung auf das äußere Erscheinungsbild und die Überlebensrate. In beiden Entwicklungsstadien wird die humorale Immunantwort stark induziert, erkennbar an der Expression der antimikrobiellen Peptide (AMPs) Hymenoptaecin, Defensin1 und Abaecin. Zusätzlich werden allein in Jungbienen nach bakterieller Infektion vier weitere immunspezifische Proteine exprimiert. Unter anderem eine Carboxylesterase (CE1) und das Immune-Responsive Protein 30 (IRp30). Die Expression von CE1 und IRp30 zeigt dabei den gleichen zeitlichen Verlauf wie die der AMPs. In Jungbienen kommt es zudem nach E. coli-Injektion zu einer raschen Abnahme an lebenden Bakterien in der Hämolymphe, was auf eine Aktivierung der zellulären Immunantwort schließen lässt. Ältere Bienen und Winterbienen zeigen eine stärkere Immunkompetenz als Jungbienen. Selbst nicht-infizierte Winterbienen exprimieren geringe Mengen der immunspezifischen Proteine IRp30 und CE1. Die Expression von IRp30 kann dabei durch Verwundung oder Injektion von E. coli noch gesteigert werden. Eine weitere Besonderheit ist die im Vergleich zu Jungbienen raschere Abnahme an lebenden Bakterien in der Hämolymphe bis hin zur vollständigen Eliminierung. Die Reaktion von Puppen auf eine bakterielle Infektion war völlig unerwartet. Nach Injektion von E. coli-Zellen kommt es innerhalb von 24 h p.i. zu einem tödlichen Kollaps, der sich in einer Graufärbung des gesamten Puppenkörpers äußert. Da keine Expression von AMPs nachzuweisen war, wird die humorale Immunantwort offensichtlich nicht induziert. Auch die zelluläre Immunantwort scheint nicht aktiviert zu werden, denn es konnte keine Abnahme an lebenden E. coli-Zellen beobachtet werden. Aufgrund dieser fehlenden Immunreaktionen vermehrt sich E. coli im Hämocoel infizierter Puppen und scheint damit deren Tod herbeizuführen. Nach viraler Infektion wurden in allen drei Entwicklungsstadien der Honigbiene gänzlich andere Reaktionen beobachtet als nach bakterieller Infektion. Bei dem verwendeten Akuten Bienen Paralyse Virus (ABPV) handelt es sich um ein Picorna-ähnliches Virus, dessen Vermehrung in der Hämolymphe über die massive Synthese der Capsidproteine verfolgt werden kann. Eine Injektion von sehr wenigen ABPV-Partikeln ins Hämocoel hat dramatische Auswirkungen auf Larven. Nach Virusinjektion kommt es innerhalb weniger Stunden zu einer raschen Virusvermehrung und schon 24 h p.i. zum Tod, häufig begleitet von einer Schwarzfärbung der gesamten Larve. Kurz vor dem Ableben kommt es neben dem Abbau hochmolekularer Speicherproteine zur Expression zahlreicher Proteine, die u.a. an der Translation oder dem Schutz vor oxidativem Stress beteiligt sind. Auf Jungbienen hat eine ABPV-Infektion keine so dramatischen Auswirkungen wie auf Larven. Sie zeigen lediglich Zeichen von Paralyse, zudem überleben sie länger bei höheren injizierten Partikelzahlen, die Virusvermehrung ist langsamer und es kommt zu keiner starken Veränderung des Hämolymph-Proteinmusters. Es konnte gezeigt werden, dass es in ABPV-infizierten Larven oder adulten Bienen zu keiner erkennbaren Aktivierung des humoralen Immunsystems in Form von exprimierten AMPs kommt. Zudem scheint die humorale Immunantwort auch nicht unterdrückt zu werden, denn nach gleichzeitiger Injektion von E. coli und ABPV kommt es neben der Expression viraler Capsidproteine auch zur Expression von AMPs. Zusätzlich konnte in Jungbienen nach Infektion mit ABPV eine zelluläre Immunantwort in Form von Nodulation ausgeschlossen werden. Ältere Bienen scheinen nicht nur mit bakteriellen Infektionen, sondern auch mit einer ABPV-Infektion besser zurechtzukommen. Bei einer Menge an ABPV-Partikeln, die in Jungbienen spätestens 72 h p.i. zum Tod führt, ist in Winterbienen eine Virusvermehrung erst ab 96 h p.i. erkennbar und diese beeinträchtigt die Überlebensrate kaum. Puppen sind einer Virusinfektion genauso schutzlos ausgeliefert wie einer Bakterieninfektion. Es kommt zwar zu keiner starken Änderung des äußeren Erscheinungsbildes, jedoch bleiben Puppen in ihrer Entwicklung komplett stehen. Das Virus muss sich daher stark vermehren, allerdings nicht überwiegend - wie bei Larven und adulten Bienen - in der Hämolymphe. / The innate immune system of insects comprises of a humoral component, a cellular component and the prophenoloxidase-activating system. Almost all knowledge about the innate immune system derives from model organisms like Drosophila or Anopheles gambiae. The exact mechanisms of the innate immune system of the honey bee (Apis mellifera) have yet to be discovered. This work investigates and compares the immune reactions of all three developmental stages of the honey bee after artificial infection with Gram-negative (Escherichia coli) and the Acute bee paralysis virus (ABPV). After injection of E. coli neither a change in the outer appearance nor a significant reduction of the survival rate of larvae or adult worker bees can be observed. In both developmental stages, a strong induction of the humoral immune response visible by the expression of the antimicrobial peptides (AMPs) hymenoptaecin, defensin1 and abaecin occurs. However, bacterial challenge of young adult worker bees leads to the expression of additional immune-specific proteins: a carboxylesterase (CE1) and the immune-responsive protein (IRp30). The expressions of CE1 and IRp30 show the same time course as the expression of AMPs. Furthermore, after injection of E. coli-cells into the haemocoel of young adult worker bees a fast decrease of living bacteria in the haemolymph could be observed. Older bees show a stronger immune competence in many ways. In winter bees even non-infected individuals express constitutively low amounts of the immune-responsive proteins IRp30 and CE1. The expression of IRp30 can still be enhanced by wounding or injection of E. coli. Moreover, older bees display a drastic reduction of living bacteria in the haemolymph as compared to young adult worker bees resulting in an almost complete elimination. Pupae in contrast react surprisingly different to a bacterial challenge. Injection of living E. coli-cells leads to a deadly collapse within 24 h p.i. accompanied by a colour change of the whole pupal body from white to grey. Since no visible expression of AMPs could be detected, the humoral immune response obviously was not induced. The same appears to be true for the cellular immune response, as no decrease in living E. coli-cells was observed upon infection. Because of this lack of humoral and cellular immune reactions, E. coli can proliferate in the haemocoel of infected pupae and potentially cause their death. All three developmental stages of the honey bee show completely different reactions to a viral infection than to a bacterial challenge. The Acute bee paralysis virus (ABPV) used in this study is a picorna-like virus with a positive, single-stranded RNA-genome and a non-enveloped protein capsid. Its proliferation in the haemocoel can be monitored by a massive synthesis of capsid proteins in the haemolymph. In contrast to a bacterial challenge, injection of only a few ABPV-particles into the haemocoel has tremendous effects on larvae. Injection of viral particles leads to a strong viral multiplication within hours and to death 24 h p.i. often accompanied by a colour change of the whole larva from pale-white to black. In addition to a visible degradation of high-molecular storage proteins shortly before the larvae die, the expression of proteins involved in translation or protection against oxidative stress can be observed. Young adult worker bees do not show such a tremendous reaction as larvae to a viral infection. They just display signs of paralysis. In contrast to larvae, young adult worker bees show better survival rates for higher numbers of injected virus-particles, the viral multiplication proceeds slower and there is no strong visible change of the haemolymph protein pattern. It could be demonstrated that no expression of AMPs and therefore no detectable activation of the humoral immune system by the virus occurs. But the humoral immune reponse also does not seem to be suppressed, since a simultaneous injection of E. coli and ABPV leads to the expression of viral capsid proteins in concert with the expression of AMPs. Additionally, nodulation, a prominent cellular immune response of young adult worker bees to bacterial infection, is likewise not initiated by ABPV-infection. Older bees apparently are not only capable of better fighting a bacterial infection, but also in surviving an ABPV-infection. Injection of an amount of viral particles leading to death of young adult worker bees within 72 h p.i., only leads to just detectable amounts of virus in winter bees 96 h p.i.. At the same time, the survival rate is not more impaired than after E. coli-injection. Pupae are as susceptible to a viral infection as to bacterial challenge. Although there is no strong visible change in the outer appearance, the pupaes’ development ceases within 3 d p.i.. This is possibly due to a strong multiplication of the virus, but obviously not mainly in the haemolymph, as it can be observed in larvae and adult bees as well.

Hintergrund: Ein bidirektionaler Zusammenhang zwischen Diabetes mellitus und Parodontitis wird durch zahlreiche wissenschaftliche Arbeiten bestätigt. Bislang weitgehend unerforscht bleibt jedoch die Frage, ob die beiden pathophysiologisch verschiedenen Krankheitsbilder des Typ-1- und des Typ-2-Diabetes bezüglich Häufigkeit und Ausmaß parodontaler Erkrankungen Divergenzen aufzeigen. Zielstellung: Ziel der vorliegenden Untersuchung war es die parodontale Gesundheit eines Patientenkollektivs alterskorrelierter Diabetiker mit inadäquat eingestelltem Blutzucker in Abhängigkeit vom vorliegenden Diabetestyp (Typ-1 bzw. Typ-2) zu evaluieren. Material und Methoden: 101 insulinpflichtige Diabetiker (Typ-1: n=47, Typ-2: n=54.), welche in der Klinik Saale im Rahmen einer stationären Reha-Maßnahme behandelt wurden, nahmen an der Studie teil. Dabei mussten sie folgende Einschlusskriterien erfüllen: Alter 35-60J., HbA1c≥7%, Insulintherapie, Nichtraucher, ≥10 natürliche Zähne, keine parodontale Therapie oder syste¬mische Antibiose in den letzten 6 Monaten. Erfasst wurden die Zahl der natürlichen Zähne sowie an den Zähnen 16,21,24,36,41,44 (Ramfjord-Zähne) die Parameter Taschentiefe, Attachmentniveau, Gingiva-Index (GI) nach Löe&Silness und Plaque-Index (PI) nach Quigley&Hein. Basierend auf Attachmentniveau und Sondie-rungstiefen wurden die Patienten zudem gemäß den Kriterien der CDC/AAP-Arbeitsgruppe zur Klassifizierung parodontaler Erkrankungen einer von drei parodontalen Erkrankungskategorien (gesund-mild/moderat/schwer) zugeordnet. Des Weiteren wurden den ärztlichen Entlassungsbriefen der Klinik Saale zahlreiche charakteristische Daten entnommen, wie Patientenalter, Krankheitsdauer, HbA1c, Ausmaß von Folge- und Begleiterkrankungen sowie insbesondere auch BMI und CRP. Ergebnisse: Trotz erheblich kürzerer Krankheitsdauer (11,7 vs. 20,3 Jahre) und bei vergleichbarer Altersstruktur (51,3 vs. 48,3 Jahre) zeigten Typ-2-Diabetiker gegenüber Typ-1-Diabetikern eine signifikant geringere Zahnzahl (24,5 vs. 26,2 Zähne; p<0,05), einen signifikant erhöhten GI-Score (4,8 vs. 2,9; p<0,001), einen signifikant erhöhten PI-Score (8,8 vs. 6,4), einen signifikant höheren Anteil schwerer Parodontalerkankungen gemäß CDC/AAP-Kriterien (40,7% vs. 23,4%; p<0,05), signifikant höhere CRP-Werte (0,66 vs.0,31 mg/dl; p<0,001) und einen signifikant höheren BMI (37,08 vs. 27,05 kg/m²; p<0,001). Die HbA1c-Werte beider Gruppen waren nicht statistisch signifikant unterschiedlich (8,88 vs. 8,39%). Schlussfolgerung: Im Vergleich von Typ-1- und insulinpflichtigen Typ-2-Diabetikern mit annähernd vergleichbarer Altersstruktur und Diabeteseinstellung zeigen Typ-2-Diabetiker, trotz deutlich kürzerer Diabetesdauer, signifikant häufiger Symptome einer schweren Parodontitis. Dies deutet darauf hin, dass neben Hyperglykämien weitere für Typ-2-Diabetes typische ätiologische Faktoren, insbesondere subklinische Inflammationen im Rahmen des Metabolischen Syndroms, für die erhöhte Prävalenz parodontaler Erkrankungen unter Diabetikern von Bedeutung sind. Für detaillierte Aussagen sind weitere gezielte klinische Studien notwendig. / Objectives: To compare periodontal health in type 1- and insulin dependent type-2 diabetics with insufficently controlled diabetic conditions. Methods: 101 insulin dependent diabetics (type-1: n=47, mean age: 48.34 yrs; type-2: n=54; mean age: 51.30 yrs) of equivalent social background , hospitalized for their diabetic conditions were evaluated regarding Gingival Index (GI), Quigley Hein Plaque Index (QHI), number of remaining natural teeth, HbA1c score, serum CRP level and Body Mass Index (BMI). Inclusion criteria: HbA1c >7%, non-smoker, ≥ 10 natural teeth, no sytematic periodontal treatment, no antibiotic therapy ≤ 6 months . GI and QHI scores were recorded from teeth 16, 21, 24, 36, 41, 44 (Ramfjord teeth). Results: Compared to type-1 diabetics insulin dependent type-2 diabetics displayed significantly higher cumulative GI-scores (mean: 4.8 vs. 2.9; p<0.001), significantly higher cumulative QHI-scores (mean: 8.8 vs. 6.4; p<0.01), significantly lower numbers of remaining natural teeth (24.5 vs. 26.2; p<0.05), significantly higher CRP serum levels (mean: 3.1 vs. 0.66; p<0.001) and significantly higher BMI scores (mean: 37.08 vs. 27.05; p<0.001). Differences in observed HbA1c scores (mean: 8.88% vs. 8.39%) could not be verified statistically. Conclusion: The results suggest that beyond hyperglycemia proinflammatory components of the metabolic syndrome typical for type-2 diabetes may additionally contribute to the elevated prevalence of periodontal disease among diabetics.

Charcot-Marie-Tooth (CMT) type 1 neuropathies are a genetically heterogeneous group of non-treatable inherited disorders affecting the peripheral nervous system that lead to sensory and motor dysfunction. Secondary low grade inflammation, implicating the innate and adaptive immune system, could previously be identified as a substantial disease modifier in two mouse models for CMT1, CMT1B and 1X, respectively. However, the exact mechanism how the adaptive immune system contributes to disease pathogenesis is not completely understood. Based on observations that the accumulation of endogenous antibodies to myelin components is important for rapid myelin clearance after nerve injury during Wallerian degeneration, a possibly similar mechanism was considered for endogenous antibodies as disease amplifier in mice heterozygously deficient for P0 (P0het), mimicking some typical features of CMT1B. In this study an increased antibody deposition was detected in the affected peripheral nerves of P0het myelin mutant mice. By crossbreeding P0het mutants with mice specifically lacking B-lymphocytes, and therefore antibodies (JHD-/-), a decline of endoneurial macrophages together with a substantially ameliorated demyelination could be demonstrated in 6-month-old mutant mice. Moreover, reconstitution with murine IgGs reverted the neuropathic phenotype, substantiating that endogenous antibodies are potentially pathogenic at this early stage of disease. Unexpectedly, in 12-months-old P0het mutants, JHD deficiency resulted in disease aggravation accompanied by an increased inflammatory reaction and M2-polarized macrophage response. These observations suggest that in a mouse model for CMT1B, the lack of endogenous antibodies has a dichotomous effect: ameliorating early macrophage-mediated demyelination, as opposed to increasing inflammatory reactions leading to disease aggravation at older ages. / Als Charcot-Marie-Tooth (CMT) Typ 1 Erkrankungen bezeichnet man eine genetisch heterogene Gruppe von nicht behandelbaren, erblichen Neuropathien, die das periphere Nervensystem betreffen und letztendlich zu starken motorischen und sensorischen Defiziten führen. Anhand verschiedener Studien konnte gezeigt werden, dass sekundäre Entzündungsreaktionen, insbesondere des angeborenen und adaptiven Immunsystems, eine entscheidende Rolle bei der Pathogenese von zwei verschiedenen CMT1-Mausmodellen (CMT1B und CMT1X) spielen. Jedoch ist der genaue Mechanismus, in dem das adaptive Immunsystem zur Pathogenese beiträgt, nicht komplett bekannt. In einer veröffentlichten Studie wurden gebundenen endogenen Antiköpern eine wichtige Rolle beim raschen Myelinabbau nach Nervläsion während der Waller´schen Degeneration zugeschrieben. In Mäusen, die heterozygot defizient für P0 (P0het) sind und einige typische Merkmale der CMT1B Neuropathie aufweisen, sollte ein möglicherweise ähnlicher Mechanismus von endogenen Antikörpern untersucht werden, der zur Verstärkung der Krankheitsentwicklung führt. In dieser Studie konnte eine vermehrte Antikörperbindung in den betroffenen peripheren Nerven von P0het Myelinmutanten beobachtet werden. Anhand von Verkreuzungs-Experimenten von P0het Mutanten mit Mäusen, die keine B-Lymphozyten besitzen und daher keine Antikörper bilden können (JHD-/-), konnte zudem in den untersuchten 6 Monate alten Doppelmutanten eine verringerte Anzahl endoneuraler Makrophagen und eine deutliche Verbesserung der Demyelinisierung aufgezeigt werden. Zusätzlich konnte anhand von Rekonstitutions-Experimenten mit mausspezifischen-IgGs der neuropathische Phänotyp in peripheren Nerven wiederhergestellt werden, was die mögliche pathogenetische Rolle endogener Antikörper im frühen Stadium der Erkrankung bekräftigt. Unerwarteterweise führte die JHD-Defizienz jedoch in 12 Monate alten P0het Mausmutanten eher zu einer Verschlechterung der Neuropathie, zusammen mit einer verstärkten Entzündungsreaktion und M2-polarisierten Makrophagen-Aktivierung. Diese Beobachtungen deuten darauf hin, dass das Fehlen von Antikörpern in einem etablierten Mausmodell für CMT1B unterschiedliche Folgen hat, da dies zu einer verringerten Makrophagen-vermittelten Demyelinisierung im frühen Erkrankungsverlauf führt, gleichzeitig aber im späteren Alter in einer verstärkten Entzündungsreaktion und einem vermehrten Nervschaden resultiert.

<p>Forskningen om artificiella immunsystem försöker använda människans immunförsvar som modell för hur ett datorsystem på egen hand skall kunna försvara sig mot okänt inkräktande, till skillnad från traditionella antiviruslösningar som bygger på manuell detektion av nya virus. </p><p>Denna uppsats hävdar att människans immunförsvar inte är någon relevant modell för ett artificiellt immunsystem som tillgodoser användarnas behov av säkrare datorsystem, eftersom det finns skillnader i hur datorsystem och människor principiellt fungerar.</p><p>Ett antal hypoteser ställs upp som beläggs med data från den immunologiska forskningen, Microsofts säkerhetsbulletiner, samt virusbeskrivningar från antivirusföretaget Sophos. Hypoteserna kopplas ihop i en slutledningskedja som visar att de hypoteser som relaterar till datorsystem, inte är förenliga med de hypoteser som relaterar till människans immunförsvar, om det artificiella immunsystemet skall tillgodose användarnas behov av säkrare datorsystem. </p><p>Forskningen om artificiella immunsystem diskuteras, där de principer och antaganden som de olika lösningarna bygger på monteras ned genom att implicita inkonsistenser görs explicita. Uppsatsen avslutas med en belysning av varför hypoteserna egentligen går att belägga, där grundbulten är att människans immunförsvar skyddar behovet hos sin värd, den mänskliga individen, till skillnad från det artificiella immunsystemet, som inte är tänkt att skydda behovet hos sin värd, själva datorsystemet, utan snarare behovet hos användaren av datorsystemet.</p>