O sistema imune neonatal tem sido considerado funcionalmente imaturo e recentes estudos sugerem que a suscetibilidade do neonato às infecções pode ser devido a alterações funcionais de células apresentadoras de antígenos que podem levar a deficiências secundárias nas respostas adaptativas. A ativação das células apresentadoras de antígenos é desencadeada pela estimulação de receptores, como os Toll-like Receptors (TLRs) e alterações na ativação desses receptores podem levar a uma subsequente redução da ativação de proteínas da via de sinalização intracelular e consequente alterações dos níveis das citocinas pró- e anti-inflamatórias, contribuindo assim, para uma resposta imune ineficiente do neonato. O Toll-like receptor 2 (TLR-2) é um receptor essencial para o reconhecimento seletivo de vários antígenos bacterianos e virais, em especial, o peptideoglicano, que compreende cerca de 50% da parede celular de bactérias Grampositivas, como os estafilococos, que são agentes infecciosos que prevalecem nas Unidades de Terapia Intensiva Neonatal. O objetivo deste estudo foi avaliar a ativação e resposta de monócitos de sangue do cordão umbilical de recém-nascidos pré-termo saudáveis < 34 semanas de gestação (Grupo 1), recém-nascidos pré-termo : 34 e < 37 semanas de gestação (Grupo 2) e recém-nascidos a termo (Grupo 3) e de adultos saudáveis, como controles, após a estimulação de TLR-2 ex-vivo com Pam3CSK4. Após a estimulação dos monócitos, foram determinados os níveis de expressão dos marcadores de ativação celular, os níveis das citocinas pró- e anti-inflamatórias e a expressão de moléculas envolvidas na sinalização intracelular. A caracterização das populações leucocitárias, bem como a capacidade fagocítica de Staphylococcus aureus e geração de burst oxidativo por monócitos e neutrófilos foram analisados por Citometria de Fluxo. Os resultados demonstraram que as células dendríticas e monócitos de neonatos expressam TLR-2 em níveis semelhantes aos de adultos. A expressão adequada de TLR-2 sugere um reconhecimento antigênico eficiente que é refletido em uma ativação apropriada das moléculas da cascata de sinalização e uma potente produção de citocinas pró-inflamatórias, apesar da reduzida produção de IL-10. Fagócitos neonatais apresentaram capacidade fagocítica de S. aureus reduzida em relação aos adultos e geração do burst oxidativo semelhante entre os grupos, no entanto neonatos prétermo apresentaram produção de peróxido de hidrogênio deficiente, o que poderia contribuir com uma reduzida morte intracelular deste microrganismo. Em conclusão, o recém-nascido não apresenta uma imaturidade funcional, mas sim, um desequilíbrio em sua resposta imune inata, com uma aparente menor produção de fatores antiinflamatórios, o que pode levar a predisposição à sepse / The neonatal immune system has been considered functionally immature and recent studies suggest that susceptibility of the neonate to infections may be due to functional alterations in antigen-presenting cells that can prompt to secondary deficiencies in adaptive responses. The activation of antigen-presenting cells is triggered by stimulation of receptors such as Toll-like receptors (TLRs) and changes in the activation of these receptors may lead to a subsequent reduction in the activation of intracellular signaling pathway proteins and consequent changes in pro- and anti-inflammatory cytokine levels, thus contributing to an inefficient immune response of the neonate. Toll-like Receptor 2 (TLR-2) is an essential receptor for the selective recognition of several bacterial and viral antigens, in particular, peptidoglycan, which comprises about 50% of the Gram-positive bacteria cell wall, such as staphylococci, which are infectious agents that prevail in Neonatal Intensive Care Units. The aim of this study was to evaluate the activation and response of monocytes derived from umbilical cord blood of healthy preterm newborns <34 weeks of gestation (Group 1), preterm newborns :34 and <37 weeks of gestation (Group 2) and term newborns (Group 3) and from healthy adults, as controls, after ex-vivo TLR-2 stimulation with Pam3CSK4. After monocyte stimulation, it was determined the expression levels of cellular activation markers, pro- and anti-inflammatory cytokine levels and the expression of molecules involved in downstream intracellular signaling. The characterization of leukocyte populations, as well as the phagocytic ability of Staphylococcus aureus and generation of oxidative burst by monocytes and neutrophils were analyzed by flow cytometry. The results demonstrated that neonatal dendritic cells and monocytes express TLR- 2 at similar levels to those of adults. The proper expression of TLR-2 suggests an efficient antigen recognition which is reflected in an appropriate activation of downstream signaling molecules and potent production of pro-inflammatory cytokines, in spite of the reduced production of IL-10. Neonatal phagocytes showed reduced phagocytic capacity of S. aureus compared to adults and similar generation of oxidative burst between groups, however preterm neonates showed deficient production of hydrogen peroxide, which could contribute to a reduced intracellular killing of this microorganism. In conclusion, the newborn does not present a functional immaturity, but an imbalance in its innate immune response, with an apparent lower production of antiinflammatory factors, which can lead to a predisposition to sepsis

Un nombre croissant de preuves suggèrent le rôle bénéfique des anthocyanes alimentaires, composés phyto-chimiques principalement présents dans les baies et les produits dérivés, sur la santé cardiovasculaire. Ces bénéfices peuvent être attribués à leur effet sur les cellules endothéliales ou les plaquettes qui sont les acteurs clés dans le développement des maladies cardiovasculaires (MCV). Cependant, les mécanismes moléculaires sous-jacents aux effets cardio-protecteurs de l'anthocyanine ne sont pas entièrement compris. L'objectif de cette thèse était d'évaluer l'effet in vitro des anthocyanines et de leurs métabolites, dans des conditions physiologiques, sur la fonction endothéliale et plaquettaire et d'identifier les mécanismes sous-jacents à leur action. Les résultats de ma thèse ont montré que le prétraitement des cellules endothéliales avec des concentrations physiologiques d'anthocyanes et de leurs métabolites circulants diminue l'adhésion des monocytes aux cellules endothéliales activées ainsi que leur migration transendothéliale qui sont les étapes initiales du développement de l'athérosclérose précédant le MCV. En accord avec ces résultats, l'analyse de l'expression génique a révélé que le traitement des cellules endothéliales avec ces molécules modulait l'expression des gènes impliqués dans la régulation de l'adhésion cellulaire, le réarrangement du cytosquelette d'actine, l'adhésion focale et la transmigration leucocytaire. Les analyses bioinformatiques de ces données ont permis d'identifier les facteurs de transcription potentiellement impliqués dans les effets nutrigénomiques observés ainsi que les protéines de signalisation cellulaire régulant leur activité. Les analyses bioinformatiques ont permit d’identifier des protéines de signalisation cellulaire auxquelles ces bioactifs peuvent se lier et potentiellement affecter leur activité entraînant modification d’activité des protéines de signalisation en aval. L’impact sur des facteurs de transcription a également été cherché et ces effets ont été confirmés par les résultats obtenus des analyses par Western blot. Les anthocyanines et leurs métabolites ont également modulé l'expression de microARN, en particulier ceux impliqués dans la régulation de la perméabilité des cellules endothéliales, contribuant ainsi aux changements observés dans la fonction endothéliale. En plus de leurs effets sur les cellules endothéliales, les résultats de mes travaux ont également montré la capacité des anthocyanes et de leurs métabolites à moduler la fonction plaquettaire en diminuant l'activation plaquettaire et leur agrégation avec les leucocytes, qui contribuent fortement au développement des MCV.En conclusion, les résultats de ma thèse ont révélé les effets positifs des anthocyanes et de leurs métabolites, aux concentrations physiologiques, sur la fonction endothéliale et plaquettaire et ont fourni de nouvelles informations sur les mécanismes sous-jacents de leurs effets cardio-protecteurs. / Increasing number of scientific evidence suggests the beneficial role of dietary anthocyanins, phytochemicals mainly present in berries and derived products, in cardiovascular health. These anthocyanin health benefits may be attributed to their effect on endothelial cells or platelets that represent the key players in the development of cardiovascular diseases (CVD). However, the exact molecular mechanisms underlying anthocyanin cardioprotective effects are not fully understood. The aim of this thesis was to investigate the effect of anthocyanins and their metabolites in vitro on endothelial and platelet function and identify the underlying mechanisms of their action using physiologically relevant conditions.Results from this thesis showed that the pretreatment of endothelial cells with physiologically relevant concentrations of circulating anthocyanins and their metabolites attenuated monocyte adhesion to activated endothelial cells as well as their transendothelial migration, which are the initial steps in the development of atherosclerosis that precede CVD. In agreement with these results, gene expression analysis revealed that the treatment of endothelial cells with these compounds modulated the expression of genes involved in regulation of cell-cell adhesion, actin cytoskeleton reorganisation, focal adhesion and leukocyte transmigration. Bioinformatics analyses of gene expression data allowed the identification of potential transcription factors involved in the observed nutrigenomic effects and cell signalling proteins regulating their activity.Molecular docking analyses further revealed cell signalling proteins to which these bioactives may bind to and potentially affect their activity and the activation of downstream signalling proteins and transcription factors, effects that were in agreement with the results of Western blot analyses. Anthocyanins and their metabolites also modulated the expression of microRNAs, especially those involved in regulation of endothelial cell permeability, contributing to the observed changes in endothelial cell function.In addition to their effects on endothelial cells, anthocyanins and their metabolites displayed the capacity to modulate platelet function by decreasing platelet activation and their aggregation with leukocytes, the processes that are important contributors to CVD development.In conclusion, results from this thesis revealed the positive effects of anthocyanins and their metabolites, at physiologically relevant concentrations, on endothelial and platelet function and provided new insights into the mechanisms underlying their cardioprotective effects.

Background: Tissue factor (TF) is a 47 kDa transmembrane glycoprotein known as the main initiator of blood coagulation. TF is over-expressed on many malignant cells and apart from increasing the risk of thrombosis, the presence of TF/FVIIa also promotes the progression of cancer and metastasis by intracellular signaling. TF expressing microparticles (MP) are, moreover, often found in the circulation of cancer patients. Aim: The aim of this thesis was to study different aspects of TF activity, e.g. the importance of procoagulant MP and TF-induced intracellular signaling pathways, with focus on cell migration (chemotaxis) and apoptosis. Results: The TF signaling complexes were shown to prevent apoptosis induced by serum starvation and TRAIL in cancer cells by reduced activation of caspase-8 in a PI3k/AKT-dependent manner. FVIIa also decreased transcription of pro-apoptotic genes in cancer cells treated with TRAIL. Simvastatin triggered apoptosis by transcriptional reduction of BCL-2 due to cytosolic retention of NFκB. Simvastatin also inactivated the PI3k/AKT pathway and reduced the production of the MP-like prostasomes which, respectively, impaired the anti-apoptotic signaling by TF and reduced the procoagulant activity in the vicinity of prostate cancer cells. Intracellular events conducted by the TF/FVIIa complex selectively enhanced PDGF-BB induced chemotaxis which was partly explained by the TF/FVIIa-induced transactivation of the PDGFβ-receptor. This was dependent on Src-family members and engagement of PAR2. Conclusions: The results presented in this thesis extend the current knowledge of TF-mediated signaling. We report the TF complexes to govern the extrinsic pathway of apoptosis, present data on FVIIa-dependent regulation of apoptosis-related genes, and exclude known surface proteins as transmitters of the anti-apoptotic signals. We moreover describe TF/FVIIa to transactivate the PDGFβ-receptor and play a decisive role in the potentiated chemotaxis toward PDGF-BB in a number of cell types. Finally, we explain the mechanism behind simvastatin-induced apoptosis in cancer cells and how statins interfere with TF-dependent signaling and coagulation.

Seit 20 Jahren unterteilt man Monozyten in eine klassische CD14++/CD16-Population und eine proinflammatorische CD16+ Population. Letztere macht 10-20 % der peripheren Blutmonozyten aus und ist unter verschiedenen pathologischen Zuständen drastisch erhöht. Seit Kurzem wird die CD16+ Fraktion in zwei weitere Untergruppen aufgeteilt, die CD14++/CD16+ und die CD14+/CD16+ Monozyten. In der hier vorliegenden Arbeit wurde versucht, die relativ neue und wenig charakterisierte Subpopulation der CD14++/CD16+ Monozyten näher zu beschreiben. Es sollte die Frage beantwortet werden, ob diese sich von den übrigen Subpopulationen abzugrenzen lässt und damit als eigenständige Zellgruppe anzusehen ist. Die von gesunden Spendern gewonnen peripheren mononukleären Blutzellen (PBMCs) wurden mithilfe einer Magnetsäulenvorseparation von einem Großteil der T-, B- und NK-Zellen befreit. Die restlichen Zellen wurden mit Anti-CD14-FITC und Anti-CD16-PE markiert. In einem Hochgeschwindigkeitssortierer wurden diese, anhand ihres Fluoreszenzmusters, in die drei Subpopulationen CD14++/CD16- (Sub1), CD14++/CD16+ (Sub2) und CD14+/CD16+ (Sub3) aufgeteilt. Durch dieses Verfahren konnte ein hoher Reinheitsgrad erreicht werden. Die erhaltenen Subpopulationen wurden mit heterologen CD4+ T-Lymphozyten zusammen gebracht. Die Reaktion dieser T-Zellen auf die verschiedenen Subpopulationen wurde im Proliferations- und Sekretionsassay (IFN-γ, IL-4) studiert. Des Weiteren wurde die Zytokinsekretion der Monozytenarten nach definierter Stimulierung (LPS, Zymosan, aktivierte T-Zellen) analysiert. In einem zweiten Versuchskomplex wurden aus den jeweiligen Subpopulationen unreife dendritische Zellen (Sub-DCs) differenziert und diese auf bestimmte Oberflächenmarker bzw. deren Verhalten mit heterologen CD4+ T-Zellen im Proliferations-/Sekretionsassay (IFN-γ, IL-4) untersucht. Nach 7 Tagen Inkubation fanden sich im Sub2- und Sub3-Ansatz ca. 10 % mehr proliferierende T-Zellen als im Sub1-Ansatz. Dabei lag der Anteil der CD25+ T-Zellen in diesen beiden Versuchsansätzen ebenfalls um 10 % höher. Der Proliferationsassay über 14 Tage zeigte für die Sub3 ca. 10-15 % mehr proliferierende T-Zellen als für die anderen Populationen. Das Niveau der CD25-Expression der T-Zellen war hierbei in allen drei Ansätzen gleich. Im Sekretionsassay induzierten alle drei Subpopulationen eine Th1-Antwort, jedoch mit einem leicht höheren Anteil IFN-γ-positiver T-Zellen für die CD16+ Monozyten. Durch LPS-Gabe produzierten die CD14+/CD16+ Monozyten am meisten TNF-α, gefolgt von den CD14++/CD16+. Bei den CD14++/CD16- fanden sich die geringsten Mengen an TNF-α. Zusammen mit aktivierten T-Zellen demonstrierten die CD14++/CD16+ Monozyten die stärkste TNF-α-Sekretion unter allen anderen Subpopulationen. Für die beiden CD16+ Populationen wurden nach LPS-Stimulation höhere Werte für IL-1β bestimmt als für die klassischen Monozyten. Sowohl im LPS- als auch im Zymosanansatz lag die IL-6-Sekretion der CD14++/CD16- Subpopulation über der der anderen zwei Fraktionen. Unter allen drei Stimuli wurden die höchsten Werte für IL-8 bei den CD14++/CD16- Monozyten detektiert, gefolgt von den CD14++/CD16+. Am niedrigsten lag die IL-8-Produktion bei den CD14+/CD16+. Die IL-10-Sekretion im LPS- und im Zymosanansatz der CD14++/CD16- und CD14++/CD16+ Monozyten war gegenüber der CD14+/CD16+ Subpopulation erhöht. Nach Entwicklung der unreifen dendritischen Zellen aus den entsprechenden Monozytenarten weisen diese eine differenzierte Morphologie auf. Die DCs der CD14+/CD16+ Monozyten hatten eine stärkere HLA-DR-Expression in der mittleren Fluoreszenzintensität als die anderen beiden Sub-DC-Populationen, wobei sich keine Unterschiede in der HLA-DRExpressionsintensität zwischen Sub1- und Sub2-DCs feststellen ließen. Der Anteil der CD11c positiven Zellen war bei den Sub1-DCs deutlich größer als bei den Sub2-DCs. Dagegen exprimierten die Sub3-DCs praktisch kein CD11c. Im Proliferationsassay über 7 Tage ergaben sich keine signifikanten Differenzen zwischen den Subpopulationen. Allerdings zeigte sich eine Tendenz zu geringeren Werten im Anteil proliferierender bzw. CD25-positiver T-Lymphozyten für den Sub2-DC-Ansatz. Nach 14 Tagen im Assay war der Anteil der proliferierenden T-Zellen bei den Sub1-DCs um 10 % höher als bei den Sub2-DCs. Es fanden sich ca. 10 % mehr CD25+ T-Zellen im Sub1-DC-Ansatz als in den anderen beiden Ansätzen. Der Sekretionsassay erbrachte für alle Sub-DCs eine Th1-Induktion der T-Zellen. Dabei ließen sich keine Abweichungen im Anteil IFN-γ-positiver T-Zellen zwischen den einzelnen Sub-DC-Kulturen nachweisen. Die gewonnen Ergebnisse dieser Arbeit verdeutlichen auf der einen Seite das proinflammatorische Potential (z.B. TNF-α-Sekretion, erhöhte Proliferation), auf der anderen Seite die antiinflammatorische Komponente (IL-10-Sekretion) der CD14++/CD16+ Monozyten. Eine Rolle in der Regulation von entzündlichen und infektiologischen Erkrankungen erscheint für diese Subpopulation denkbar. Die Subpopulation 2 kann dabei als eigenständige Monozytenfraktion betrachtet werden. Die funktionellen Unterschiede zwischen den analysierten Monozytensubpopulationen zeigten sich auch nach deren Differenzierung zu unreifen dendritischen Zellen. In Anbetracht des erhöhten Anteils der CD16+ Monozyten im Rahmen diverser autoimmuner Krankheiten und der immer klarer werdenden Unterteilung in eine CD14++/CD16+ und eine CD14+/CD16+ Subpopulation, sollten weitere Untersuchungen zur klinischen Relevanz dieser Monozytengruppen durchgeführt werden. Die in der vorliegenden Arbeit erzielten Ergebnisse könnten bei der Zuordnung und Interpretation in diese zukünftigen klinischen Befunde behilflich sein. / For more than 20 years monocytes were subdivided in the classical CD14++/CD16- population and the proinflammatory CD16+ populations. The latter one includes about 10-20 % of the peripheral blood monocytes and is dramatically expanded under different pathological circumstances. Recently, the CD16+ fraction was further subdivided into two subpopulations: The CD14++/CD16+ and CD14+/CD16+ monocytes. In the present paper, the subpopulation of CD14++/CD16+ monocytes was characterized in order to answer the question if this subset can be distinguished as an independent cell population. T cells, B cells and NK cells were depleted from peripheral mononuclear blood cells (PBMCs) from healthy donors using immunomagnetic cell separation. Subsequently, the pre-separated cells were stained with anti-CD14-FITC and anti-CD16-PE and separated by fluorescence activated cell sorting (FACS) in three subpopulations: The CD14++/CD16- (Sub1), the CD14++/CD16+ (Sub2) and the CD14+/CD16+ (Sub3). The achieved purity was sufficient for the subsequent experiments. The obtained subpopulations were co-cultured together with heterologous CD4+ T lymphocytes. The reaction of these T cells to the different subpopulations was studied in the proliferation and secretion assay (IFN-γ, IL-4). Furthermore, the cytokine secretion of the monocyte subsets after defined stimulation (LPS, Zymosan, activated T cells) was analysed. In a second set of experiments, immature dendritic cells were differentiated from the monocyte subpopulations (Sub-DCs) and phenotypically and functionally characterized according to the expression of cell surface markers and the response to heterologous CD4+ T cells in the proliferation/secretion assay (IFN-γ, IL-4). After 7 days of incubation, the Sub2 and Sub3 of the monocytes induced approximately 10 % higher proliferation rates of T cells than the Sub1. The resulting frequency of CD25+ T cells in these two co-culture settings was also 10 % higher. The proliferation analysis after 14 days again showed for the Sub3 ca. 10-15 % more proliferating T cells than for the other populations. At this, the frequency of CD25 expression was equal in all co-cultures. In the secretion assay all three subpopulations induced a Th1 response, but the range of IFN-γ-positive T cells was somewhat higher for the CD16+ monocytes. Under LPS stimulation the CD14+/CD16+ monocytes produced the highest amounts of TNF-α followed by the CD14++/CD16+. The CD14++/CD16- showed the lowest amounts of TNF-α. In co-culture with activated T cells the CD14++/CD16+ monocytes demonstrated the strongest TNF-α secretion from all subpopulations. After LPS stimulation, a higher level of IL-1β was measured for both CD16+ populations than for the classical monocytes. In the LPS and the Zymosan stimulated cultures, the IL-6 secretion of the CD14++/CD16- subpopulation was higher than in the two other fractions. Under all three stimuli the highest levels of IL-8 were detected for the CD14++/CD16- monocytes followed by the CD14++/CD16+. The lowest IL-8 production was found by the CD14+/CD16+. The IL-10 secretion of the CD14++/CD16- and CD14++/CD16+ monocytes was increased compared to the CD14+/CD16+ subpopulation after LPS and Zymosan stimulation. The in vitro generated immature dendritic cells from the different monocyte subsets showed a differentiated morphology. The DCs of the CD14+/CD16+ monocytes had the strongest HLA-DR expression compared to the other two Sub-DC populations. No differences in the HLA-DR intensity were found between the Sub1- and Sub2-DCs. The rate of CD11c-positive cells was significantly higher in the Sub1-DCs than in the Sub2-DCs. However, the Sub3-DCs expressed no CD11c altogether. The proliferation assay over 7 days showed no significant differences between the subpopulations. Nevertheless, a tendency for lower levels of proliferating or CD25-positive T lymphocytes was seen in T cells co-cultured with the Sub2-DC. After 14 days, the ratio of proliferating T cells was 10 % higher with the Sub1-DCs than with the Sub2-DCs. The Sub1-DC co-culture yielded ca. 10 % more CD25+ T cells than the other two. The secretion assay revealed for all Sub-DCs a Th1 response of the T cells, with no differences in the amount of IFN-γ-positive T cells between the Sub-DC cultures. The results illustrate on one hand the proinflammatory potential (e.g. TNF-α secretion, higher proliferation), on the other hand the antiinflammatory effect (IL-10 secretion) of CD14++/CD16+ monocytes. A role in the regulation of inflammatory and infectious diseases seems to be possible for this subpopulation. The subpopulation 2 can be regarded as an independent fraction of monocytes. The functional differences between the analyzed monocyte subpopulations are further underscored following differentiation into immature dendritic cells. Considering the increased proportion of CD16+ monocytes in various autoimmune diseases and their clear subdivision in a CD14++/CD16+ and a CD14+/CD16+ subpopulation, new investigations about the clinical relevance are warranted. The findings obtained in the work presented could be in the basis for these future clinical studies.

Ο S. epidermidis αποτελεί κύριο μέλος της χλωρίδας του δέρματος και των βλεννογόνων του ανθρώπου, ενώ συνιστά ένα από τα συχνότερα παθογόνα που προκαλούν νοσοκομειακές λοιμώξεις, ιδιαίτερα σε ανοσοκατασταλμένους ή ασθενείς φέροντες προσθετικά υλικά. Κύριος λοιμογόνος παράγοντας του S. epidermidis είναι ο σχηματισμός βιομεμβράνης. Διάφοροι πολυσακχαρίτες έχουν απομονωθεί από την εξωκυττάρια ουσία του S. epidermidis και έχουν συσχετισθεί με το σχηματισμό βιομεμβράνης καθώς και με την παθογόνο δράση τους. Ο πλέον μελετημένος και εδραιωμένος είναι ο ΡΙΑ, ενώ οι άλλοι πολυσακχαρίτες (PS/A ή PNSG ή PNAG και το SSA) απεδείχθησαν τελικώς ότι είναι ταυτόσημοι ή χημικώς ανάλογοι του ΡΙΑ. Ο ΡΙΑ είναι μία ομογλυκάνη αποτελούμενη από μονάδες Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης συνδεδεμένες με β-1,6-γλυκοζιτικό δεσμό και η σύνθεσή του ελέγχεται από ένζυμα που κωδικοποιούνται από τον icaADBC γενετικό τόπο. Η εξωκυττάρια ουσία του S. epidermidis περιέχει επίσης έναν πολυσακχαρίτη, τον 20-kDaPS, ο οποίος απομονώθηκε από ερευνητές του Πανεπιστημίου Πατρών και αποτελείται κυρίως από γλυκόζη, Ν-ακετυλογλυκοζαμίνη, και είναι μερικώς θειωμένος. Ο 20-kDaPS αντιορός αναστέλλει την προσκόλληση του S. epidermidis στα ενδοθηλιακά κύτταρα και την εμφάνιση βακτηριακής κερατίτιδας σε κουνέλια. Με βάση αναλύσεις κλινικών στελεχών, ο 20-kDaPS εκφράζεται σε μεγάλο ποσοστό στελεχών S. epidermidis, ενώ δεν ανευρέθηκε σε στελέχη άλλων πηκτάση αρνητικών σταφυλοκόκκων. Η παρεμβολή αλληλουχιών εισδοχής σε διάφορα σημεία του icaADBC οπερονίου, το οποίο ελέγχει τη σύνθεση του ΡΙΑ, δεν παρεμβάλλεται στην έκφραση του 20-kDaPS. Η κατεργασία βακτηριακών κυττάρων S. epidermidis με το ένζυμο dispersin B, το οποίο διασπά ειδικά τον β-1,6-γλυκοζιτικό δεσμό που συνθέτει το πολυμερές του ΡΙΑ, και με μετα-περιοδικό νάτριο που διασπά το δεσμό μεταξύ των ατόμων άνθρακα C-3 και C-4 των μονομερών Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης, οδηγεί σε διάσπαση της βιομεμβράνης, χωρίς όμως να διαφοροποιείται αντιγονικά ο 20-kDaPS. Τα κλάσματα, μετά την έκλουση της εξωκυττάριας ουσίας του S. epidermidis από στήλη Q-Sepharose, που εμφανίζουν τη μεγαλύτερη ανοσοδραστικότητα για τον ΡΙΑ, στερούνται πλήρως 20-kDaPS. Η προεπώαση κλινικού στελέχους που δεν εκφράζει τον 20-kDaPS με τον πολυσακχαρίτη αναστέλλει την ενδοκυττάρωση, ενώ η προεπώαση του πρότυπου στελέχους ATCC35983 που συνθέτει τον 20-kDaPS με ειδικό αντιορό ενισχύει την ενδοκυττάρωση από τα ανθρώπινα μακροφάγα. Κατά συνέπεια, ο icaADBC γενετικός τόπος δεν εμπλέκεται στη σύνθεση του 20-kDaPS. Οι ανοσοχημικές και χρωματογραφικές ιδιότητες του PIA και του 20-kDaPS είναι διακριτές. Ο 20-kDaPS πιθανό να επιδεικνύει αντιφαγοκυτταρική δράση, ενώ τα ειδικά αντισώματα έχουν δράση οψωνίνης. Η οργάνωση των βακτηρίων εντός βιομεμβράνης προστατεύει από τις αντιμικροβιακές ουσίες και το σύστημα ανοσίας. Τα βακτήρια εντός βιομεμβράνης περιέχουν στην εξωκυττάρια ουσία τους μεγαλύτερα ποσά ΡΙΑ από τα ελεύθερα αναπτυσσόμενα, πλαγκτονικά κύτταρα. Τα βακτήρια εντός βιομεμβράνης επιδεικνύουν μεγαλύτερη ικανότητα για προσκόλληση και επιβίωση εντός των ανθρώπινων μακροφάγων από τα πλαγκτονικά κύτταρα. Τα βακτήρια εντός βιομεμβράνης επάγουν την παραγωγή μικρότερων ποσών φλεγμονωδών κυτταροκινών, όπως ο TNFα, καθώς και Th1 κυτταροκινών, όπως οι IL-12p40, IL-12p70 and IFN-γ, ενώ ενισχύουν τις IL-8, GM-CSF και IL-13. Οι συγκεκριμένες παρατηρήσεις αφορούν ζωντανά βακτηριακά κύτταρα καθώς και βακτηριακά κύτταρα μονιμοποιημένα με φορμαλδεΰδη. Τα ανωτέρω δεδομένα συνάδουν με την ήπια συμπτωματολογία των σχετιζόμενων με βιομεμβράνη λοιμώξεων S. epidermidis και τη διαφυγή της επιτήρησης του ανοσολογικού συστήματος. Συμπερασματικά, ο 20-kDaPS αποτελεί κύριο συστατικό της εξωκυττάριας ουσίας του S. epidermidis με αντιφαγοκυτταρικές και ανοσορρυθμιστικές ιδιότητες. Οι ανοσοχημικές και χρωματογραφικές ιδιότητες του 20-kDaPS είναι πλήρως διακριτές του ΡΙΑ, του κύριου πολυσακχαρίτη που σχετίζεται με το σχηματισμό βιομεμβράνης, ενώ ο γενετικός τόπος icaADBC δε ρυθμίζει τη σύνθεση του 20-kDaPS. Η οργάνωση των βακτηρίων εντός βιομεβράνη εξασφαλίζει αντίσταση στην ενδοκυττάρια θανάτωσή τους από τα μακροφάγα και καταστολή της ανοσιακής απόκρισης. / The skin commensal and opportunistic pathogen Staphylococcus epidermidis is a leading cause of hospital-acquired and biomaterial-associated infections. The polysaccharide intercellular adhesin (PIA), a homoglycan composed of β-1,6-linked N-acetylglucosamine residues, synthesized by enzymes encoded by the icaADBC operon is a major functional factor in biofilm accumulation, promoting virulence in experimental biomaterial-associated S. epidermidis infections. Extracellular mucous layer extracts of S. epidermidis contain another major polysaccharide, referred to as 20-kDa polysaccharide (20-kDaPS), composed mainly out of glucose, N-acetylglucosamine, and being partially sulfated. 20-kDaPS antiserum prevents adhesion of S. epidermidis on endothelial cells and development of experimental keratitis in rabbits. Here we provide experimental evidence that 20-kDaPS and PIA represent distinct molecules and that 20-kDaPS is implicated in endocytosis of S. epidermidis bacterial cells by human monocyte-derived macrophages. Analysis of 75 clinical coagulase-negative staphylococci from blood-cultures and central venous catheter tips indicated that 20-kDaPS is expressed exclusively in S. epidermidis but not in other coagulase-negative staphylococcal species. Tn917-insertion in various locations in icaADBC in mutants M10, M22, M23, and M24 of S. epidermidis 1457 are abolished for PIA synthesis, while 20-kDaPS expression appears unaltered as compared to wild-type strains using specific anti-PIA and anti-20-kDaPS antisera. While periodate oxidation and dispersin B treatments abolish immuno-reactivity and intercellular adhesive properties of PIA, no abrogative activity is exerted towards 20-kDaPS immunochemical reactivity following these treatments. PIA polysaccharide I-containing fractions eluted from Q-Sepharose were devoid of detectable 20-kDaPS using specific ELISA. Preincubation of non-20-kDaPS-producing clinical strains with increasing amounts of 20-kDaPS inhibits endocytosis by human macrophages, whereas, preincubation of 20-kDaPS-producing strain ATCC35983 with 20-kDaPS antiserum enhances bacterial endocytosis by human macrophages. In conclusion, icaADBC is not involved in 20-kDaPS synthesis, while the chemical and chromatographic properties of PIA and 20-kDaPS are distinct. 20-kDaPS exhibits anti-phagocytic properties, whereas, 20-kDaPS antiserum may have a beneficial effect on combating infection by 20-kDaPS-producing S. epidermidis. As stated above, biofilm formation is a major virulence factor of S. epidermidis. Biofilm protects bacterial cells from antimicrobial agents and components of the immune system. Interactions of peripheral blood mononuclear cells and monocyte derived macrophages with planktonic or biofilm phase S. epidermidis cells were also studied. Biofilm phase bacteria exhibited higher attachment, as well as, a ten fold higher intracellular survival in monocyte-derived macrophages than their planktonic counterparts. Stimulation of peripheral blood mononuclear cells and monocyte derived macrophages was performed with live or formalin-fixed bacterial cells. Supernatant concentration of selected cytokines was measured by Luminex® xMAP™ technology at different time points. As compared to planktonic phase, biofilm phase bacteria elicited lower amounts of proinflammatory cytokines and Th1 response cytokines, such as TNFα, IL-12p40, IL-12p70 and IFN-γ, whereas, they enhanced production of IL-8, GM-CSF and IL-13. This phenomenon was independent of formalin pretreatment. Taken together, these results may contribute to interpretation of observed silent course of biofilm associated infections. In conclusion, 20-kDaPS represents a major component of S. epidermidis extracellular matrix and data show that 20-kDaPS posseses antiphagocytic and immunomodulatory properties. 20-kDaPS and PIA are immunochemically and chromatographically discrete molecules, whereas icaADBC locus is not involved in 20-kDaPS synthesis. Biofilm mode of growth ensures higher resistance rates to intracellular killing and down regulation of immune responses.

Ventricular dysfunction and dilated cardiomyopathy (DCM) develop among untreated HIV-infected people at much higher rates than among HIV-negative individuals, resulting in significant contributions to morbidity and mortality. Mechanisms underlying development of HIV-associated cardiomyopathy (HIVCM) are as yet poorly understood. The well-characterized simian immunodeficiency virus (SIV) model of HIV infection provides a unique context for HIVCM pathogenesis studies in that SIV-infected rhesus monkeys develop myocardial lesions and contractile dysfunction similar to those described in HIV-infected people, suggesting a shared disease mechanism. Lymphocytic myocarditis is a commonly reported finding in AIDS patients at autopsy and constitutes one of several conditions known to predispose to development of DCM, irrespective of HIV-infection status. As lymphocytic myocarditis also occurs with high frequency among SIV-infected rhesus monkeys, a retrospective analysis of rhesus monkey cardiac tissue collected at necropsy was performed to examine viral and cellular correlates of lymphocytic inflammation within myocardial tissue. One subpopulation of macrophages, which has been reported by other groups to be associated with an anti-inflammatory phenotype, was found to correlate inversely with lymphocytic infiltration and positively with numbers of virus infected cells, suggesting effects of an anti-inflammatory cytokine production profile. In contrast, the detrimental effects of inflammatory cytokines on myocardial structure and function are well-recognized and HIV infection in general is characterized by chronic immune activation and inflammatory cytokine dysregulation. To further investigate a role for myocardial cytokine production in development of HIVCM, a prospective study was conducted in which SIV-infected rhesus monkeys and uninfected controls were treated with recurrent administration of inactivated Mycobacterium aviumcomplex bacteria (MAC). SIV-infected, MAC-treated animals rapidly developed significant ventricular systolic dysfunction and chamber dilatation not seen in control groups, suggesting an exaggerated myocardial sensitivity to exogenous antigenic stimulation. Concurrent treatment with the TNFα antagonist etanercept completely abrogated development of these changes, strongly implicating a causative role for TNFα in evolution of the contractile dysfunction and chamber remodeling. Findings reported from the current studies suggest that characteristics of local myocardial macrophage populations and the myocardial tissue cytokine milieu may play more important roles than lymphocytic infiltration, cardiomyocyte damage, or viral proteins in the pathogenesis of HIVCM.

Par leur capacité de moduler la réponse immune, les rayons ultraviolets (UV) ont trouvé des applications dans le traitement de diverses maladies immunes. Leurs mécanismes d’action sont encore incomplètement définis. L’un d’entre eux comporte l’induction de cytokines immunosuppressives et antiinflammatoires. Ce processus peut être provoqué par la phagocytose de corps apoptotiques, l’apoptose constituant une des lésions cellulaires élémentaires provoquée par les UV. Le but de notre travail a été de préciser les cytokines impliquées dans la réponse aux UV, de définir certains mécanismes de leur production et de la potentialiser par des agents pharmacologiques.<p>Notre étude a comporté deux parties: (1) l’une in vivo chez des malades souffrant de GVH chronique résistante aux traitements conventionnels et traités par photochémothérapie extracorporelle, procédure dans laquelle les leucocytes du malades, prélevés par leucaphérèse puis traités par un psoralène et par UVA lui sont finalement réinjectés; (2) l’autre in vitro où des PBMC de volontaires sains ont été irradiés avec 10J/m2 de rayons UVC qui ne nécessitent pas de photosensibilisation par psoralène. Deux cytokines, l’IL-10 et l’IL-1Ra ont été évaluées par RT-PCR dans un système de coculture autologue entre PBMC et PBL rendus apoptotiques par irradiation. L’évolution du processus apoptotique déclenché par les UV a été mesurée par cytomètrie de flux. Celui-ci concernait essentiellement les lymphocytes, les monocytes/macrophages révélant une résistance relative à l’apoptose, il était progressif, culminant entre la 24ème et la 48ème heures. Lors des cocultures entre PBMC et PBL irradiés, un accroissement très significatif du nombre de copies d’ARNm, concernant les deux cytokines étudiées, l’IL-10 et l’IL-1Ra était observé. L’induction d’IL-1Ra était dépendante de l’IL-10. Une préactivation par du LPS était nécessaire pour la révélation du phénomène. <p>Ensuite, nous avons évalué l’implication sur la synthèse de cytokines du processus de phagocytose de lymphocytes rendus apoptotiques par irradiation UV et divers moyens pharmacologiques pour la potentialiser. La préincubation du matériel irradié pendant une nuit (16h) à 37° dans le but d’accroître la proportion de cellules en voie d’apoptose avant mise en contact avec les PBMC a permis d’obtenir un accroissement très marqué sans nécessiter de LPS, portant essentiellement sur la production d’IL-1Ra tant sur l’ARNm que la protéine secrétée; l’induction d’IL-10 était cette fois négligeable. L’implication de la phagocytose dans le processus a été démontrée par deux agents bloquants (a) l’anticorps monoclonal anti-CD36 (corécepteur avec l’intégrine &61537;V&61538;3 de la thrombospondine) activant la production d’IL-1Ra et mimant par ce fait le processus phagocytaire et (b) la cytochalasine E la bloquant.<p>Nous avons testé diverses substances pharmacologiques dont l’action activatrice de l’IL-1Ra est connue, en l’occurrence les immunoglobulines G à usage IV (IgIV) et le GM-CSF. L’adjonction d’IgIV (1mg/ml) ou GM-CSF (10 ng/ml) une heure après le début de la coculture exerce sur la sécrétion d’IL-1Ra un effet additif avec les UV. Selon la concentration utilisée, les IgIV peuvent agir par deux mécanismes. Outre l’effet d’activation macrophagique lié au récepteur Fc, nous avons démontré à haute concentration un mécanisme nouveau, du à la présence dans les IgIV d’anticorps naturels antiFas induisant l’apoptose des lymphocytes. Une incubation de 16h des lymphocytes avec 25 mg/ml d’IgIV avant mise en culture provoque outre une apoptose importante une augmentation significative de l’IL-1Ra. Dans ce cas, le processus est indépendant du fragment Fc, la fraction F(ab’)2 gardant la capacité d’induire l’apoptose et de provoquer la production d’IL-1Ra. <p><p>En conclusion, nous avons mis en évidence un mécanisme nouveau d’induction d’IL-1Ra, non décrit auparavant et défini diverses modalités qui pourraient accroître sa production: <p>- L’incubation de 16h du matériel irradié permet d’orienter le système en accroissant la production de l’IL-1Ra sans que la production de l’IL-10 soit modifiée et sans nécessiter de LPS. Nous attribuons cet effet à l’accroissement du processus apoptotique qui en résulte.<p>- Nous avons potentialisé la production d’IL-1Ra par deux agents pharmacologiques, le GM-CSF et les IgIV. Les mécanismes d’action des IgIV dépendent de la concentration utilisée.<p>1. Aux concentrations de l’ordre de 1mg/ml, les IgIV exercent, avec les UV un effet additif sur l’induction d’IL-1Ra par une action dépendant du fragment Fc. <p>2. Aux concentrations élevées de 25mg/ml, un effet apoptotique attribuable à l’action d’anticorps anti-Fas agonistes est observé. Une préincubation de 16h de lymphocytes avec cette concentration d’ IgIV avant mise en culture avec les PBMC autologues provoque outre l’apoptose importante des lymphocytes un accroissement significatif de la production d’IL-1Ra. Le processus est indépendant du fragment Fc, la fraction F(ab’)2 gardant la capacité d’induire l’apoptose et la production d’IL-1Ra. \ / Doctorat en sciences biomédicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Abstract Sepsis is a common problem in the intensive care unit (ICU) still having a high mortality and causing high costs to health care system. Currently, there is no marker to distinguish sepsis from other causes of systemic inflammation. Leukocyte surface molecules have been proposed as markers of sepsis. The most promising markers have been neutrophil CD64 and CD11b on monocytes and neutrophils and HLA-DR on monocytes. In this thesis, leukocyte surface molecules were investigated using quantitative flow cytometry in critically ill patients with sepsis, non-septic ICU controls, and healthy volunteers. The surface molecules of interest were neutrophil CD11b and CD64, monocyte CD11b, CD14, CD40, CD64, CD80, HLA-DR, and lymphocyte CD69. First, a special emphasize was indicated in methodological aspects of the quantitative flow cytometry. Then, the surface molecule kinetics was investigated in different types of critically ill patients. Finally, the diagnostic performance of the molecules was determined and compared to that of traditionally used sepsis markers. Furthermore, an example of multiple marker analysis was introduced as a diagnostic tool. The optimal circumstances for leukocyte surface molecule analysis were +4&#176;C temperature throughout the collection and preparation of the samples using tubes containing acid citrate dextrose (ACD) as an anticoagulant, followed by flow cytometry within 6 hours from sampling. Monocyte CD11b and CD40, neutrophil CD11b and CD64, and CD69 on CD4+ T cells and natural killer (NK) cells separated sepsis from non-septic ICU controls and healthy volunteers, neutrophil CD64, having the best area under curve. Procalcitonin (PCT) was second best marker. Monocyte CD40 and NK CD69 may predict positive blood culture detection, whereas CD11b may predict early mortality. In multiple marker analysis, combination of positive neutrophil CD64, C-reactive protein (CRP) and PCT increased post-test probability for sepsis. In conclusion, pre-analytical and analytical factors have effects on results of leukocyte surface molecule analysis. Leukocyte surface molecules may improve sepsis diagnostics in ICU setting. Neutrophil CD64 was the most promising marker. Combination of CD64, CRP and PCT increased the detection of sepsis in ICU. / Tiivistelmä Sepsis on yleinen tehohoidon ongelma, johon liittyy korkea kuolleisuus ja suuret hoidolliset kustannukset. Toistaiseksi ei ole laboratoriomerkkiainetta, joka erottaisi sepsistä sairastavat muista kriittisesti sairaista, joilla on yleistynyt tulehdusvaste. Valkosolujen pintamolekyylien käyttöä sepsiksen laboratoriomerkkiaineena on tutkittu. Lupaavimmat näistä molekyyleistä ovat olleet neutrofiilien CD64, monosyyttien ja neutrofiilien CD11b ja monosyyttien HLA-DR. Tässä väitöskirjassa tutkittiin valkosolujen pintamolekyylejä kriittisesti sairailla sepsistä sairastavilla potilailla, niillä tehohoitopotilailla, joilla ei ollut sepsistä, ja terveillä vapaaehtoisilla virtaussytometriaa käyttäen. Mielenkiinnon kohteina olivat neutrofiilien CD11b ja CD64, monosyyttien CD11b, CD14, CD40, CD64, CD80 ja HLA-DR, sekä lymfosyyttien CD69. Ensimmäiseksi tutkittiin kvantitatiivista virtaussytometriaa menetelmänä. Sen jälkeen pintamolekyylien kinetiikkaa tutkittiin eri potilasryhmillä. Lopuksi määritettiin pintamolekyylien diagnostinen tehokkuus ja sitä verrattiin perinteisempiin sepsiksen diagnostiikassa käytettyihin laboratoriomerkkiaineisiin. Lisäksi selvitettiin usean merkkiaineen mallin diagnostista osuvuutta. Parhaat olosuhteet virtaussytometrialle olivat: +4 &#176;C:n lämpötila näytteenoton ja -käsittelyn aikana, näytteiden ottaminen putkiin, joissa on antikoagulanttina hapan sitraatti-dekstroosi (ACD) ja näytteiden analysointi kuuden tunnin kuluessa näytteenotosta. Monosyyttien CD11b ja CD40, neutrofiilien CD11b ja CD64 sekä CD4+ T-solujen ja NK-solujen CD69 erottivat sepsistä sairastavat tehohoitoverrokeista ja terveistä. Neutrofiilien CD64:llä oli paras erottelukyky. Prokalsitoniini (PCT) oli toiseksi paras merkkiaine. Monosyyttien CD40 ja NK-solujen CD69 voivat parantaa positiivisen veriviljelylöydöksen havaitsemista, kun taas CD11b voi ennustaa varhaista potilaan menehtymistä. Usean merkkiaineen mallissa neutrofiilien CD64 paransi C-reaktiivisen proteiinin (CRP) ja PCT:n tehoa sepsiksen diagnostiikassa. Loppupäätelmänä on, että valkosolujen pintamolekyylien analysointivaiheen eri muuttujilla on vaikutusta virtaussytometriatuloksiin. Valkosolujen pintamolekyylien käyttö voi parantaa sepsiksen diagnostiikkaa teho-osastolla. Neutrofiilien CD64 oli lupaavin merkkiaine. Neutrofiilien CD64:n, CRP:n ja PCT:n yhdistelmä paransi sepsiksen diagnostiikkaa teho-osastolla.

Monocytes and macrophages are mediator cells of cartilage and bone erosion in the synovia of rheumatoid arthritis (RA) patients due to secretion of the inflammatory cytokine Interleukin-1β (IL-1β). Calcium, phosphate and fetuin are liberated from the affected bone matrix, and the formation of calciproteinparticles (CPPs) is likely. IL-1β production in monocytes in vitro is stimulated by high concentrations of extracellular calcium. Additionally, the rise of extracellular calcium concentrations leads to increased macropinocytosis in mononuclear phagocytes. Flow cytometry analyses in this study show that peripheral blood monocytes from patients with RA perform more calcium stimulated macropinocytosis of the fluorescent dye calcein than monocytes from healthy donors. Stimulation of monocytes with calcium and preformed CPPs leads to more IL-1β production, quantified using ELISA, by monocytes from RA patients. Experiments with macrophages show similar results. Furthermore calcium-stimulated macropinocytosis and IL-1β secretion are significantly positively correlated. However, there was no connection of in vitro findings and the severity of RA in patients.:Abbildungsverzeichnis IV Tabellenverzeichnis VI Abkürzungsverzeichnis VII 1 Einleitung 1 1.1 Rheumatoide Arthritis 1 1.1.1 Epidemiologie und Klinik der rheumatoiden Arthritis 1 1.1.2 Ätiopathogenese der rheumatoiden Arthritis 1 1.2 Monozyten und Makrophagen 3 1.2.1 Inflammasomaktivierung und Interleukin-1β-Sekretion in Monozyten und Makrophagen 4 1.2.2 Makropinozytose in Monozyten und Makrophagen 6 1.2.3 Beitrag der Monozyten und Makrophagen zur rheumatoiden Arthritis 7 1.3 Kalzium – lokale Dysregulation trotz systemischer Regulation 9 1.3.1 Entstehung von Kalziumproteinpartikeln 10 1.3.2 Kurzportrait des G-Protein-gekoppelten Kalziumrezeptors CaSR 11 2 Fragestellungen 13 3 Forschungsdesign, Material und Methoden 15 3.1 Forschungsdesign 15 3.2 Materialien 15 3.2.1 Laborgeräte 16 3.2.2 Verbrauchsmaterialien 17 3.2.3 Materialien und Chemikalien 17 3.2.4 Medien, Lösungen und Puffer 19 3.2.5 Stimulanzien und Inhibitoren 20 3.2.6 Fluoreszenzfarbstoffe 20 3.2.7 Software 20 3.3 Methoden 21 3.3.1 Separation von PBMCs mittels Ficolldichtegradientenzentrifugation 21 3.3.2 Separation von Monozyten mittels negativer Magnetseparation 22 3.3.3 Differenzierung von Monozyten zu Makrophagen in Zellkulturbeuteln 23 3.3.4 Makropinozytose von Monozyten und Makrophagen in der Durchflusszytometrie 23 3.3.4.1 Makropinozytose von Calcein in Monozyten 24 3.3.4.2 Makropinozytose fluoreszenzgefärbter Kalziumproteinpartikel in Monozyten und Makrophagen 25 3.3.4.3 Inhibition der Makropinozytose in Monozyten 26 3.3.4.4 Auswertung der am Durchflusszytometer generierten Rohdaten mit FlowJo 26 3.3.5 Makropinozytose von Monozyten in der Fluoreszenzmikroskopie 28 3.3.6 Bestimmung der Interleukin-1β-Produktion von Monozyten und Makrophagen mittels ELISA 29 3.3.7 Erhebung des DAS28 33 3.3.8 Bestimmung von Laborparametern 33 3.4 Statistische Auswertung 33 4 Ergebnisse 35 4.1 Charakterisierung der Kohorten 35 4.2 Vorversuche zur Auswahl eines geeigneten Fluoreszenzfarbstoffes für die Detektion der Makropinozytose 37 4.3 Stimulation von Monozyten mit Kalzium zur Makropinozytose und Interleukin-1β-Produktion 39 4.3.1 Kalziumstimulierte Calceinaufnahme von Monozyten 39 4.3.2 Kalziumstimulierte Interleukin-1β-Produktion von Monozyten 44 4.4 Stimulation von Monozyten mit Kalzium zur Makropinozytose und Interleukin-1β-Produktion unter Zugabe von Kalziumproteinpartikeln 47 4.4.1 Kalziumstimulierte Aufnahme fluoreszierender Kalziumproteinpartikel 47 4.4.2 Kalziumstimulierte Interleukin-1β-Produktion in Monozyten unter Zugabe von Kalziumproteinpartikeln 51 4.5 Stimulation von Makrophagen mit Kalzium zur Makropinozytose und Interleukin-1β-Produktion 53 4.5.1 Kalziumstimulierte Makropinozytose von fluoreszierenden Kalziumproteinpartikeln in Makrophagen 53 4.5.2 Kalziumstimulierte Interleukin-1β-Produktion mit und ohne Zugabe von Kalziumproteinpartikeln in Makrophagen 54 4.5.3. Visualisierung von Monozyten und Makrophagen nach 16 Stunden Inkubation 57 4.6 Korrelation zwischen kalziumstimulierter Makropinozytose und Interleukin-1β-Sekretion 59 5 Diskussion 61 5.1 Kalziumstimulierte Makropinozytoseaktivität von Monozyten und Makrophagen 61 5.2 Kalziumstimulierte Interleukin-1β-Sekretion von Monozyten und Makrophagen 64 5.2.1 Auswirkung der Phosphatkonzentration im Zellkulturmedium auf die kalziumstimulierte Interleukin-1β-Sekretion von Monozyten und Makrophagen 65 5.2.2 Kalziumstimulierte Interleukin-1β-Sekretion von Monozyten und Makrophagen von RA-Patienten und Kontrollprobanden 66 5.3 Zusammenhang von kalziumstimulierter Makropinozytose und Interleukin-1β-Sekretion in Monozyten und Makrophagen von RA-Patienten und Kontrollprobanden 70 5.4 Ausblick und offene Fragen 71 6 Zusammenfassung der Arbeit 73 8 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 88 9 Danksagung 89

Autoantikörper gegen Proteinase 3 (cANCA) stellen einen hochsensitiven und spezifischen Seromarker für das Krankheitsbild der Wegenersche Granulomatose dar. Während die Ätiologie dieser systemischen Vaskulitis unbekannt ist, weisen zahlreiche klinische und experimentelle Daten darauf hin, daß cANCA an der Entstehung und Chronifizierung dieser Erkrankung beteiligt sind. Insbesondere die Konsequenzen einer cANCA-Ligation an Proteinase 3 (PR3)-exprimierende Neutrophile wurden intensiv untersucht und man geht davon aus, daß Anti-PR3-Antikörper über die Aktivierung inflammatorischer, neutrophiler Zellfunktionen die Vaskulitis fördern. Über die Auswirkungen von cANCA auf Monozyten, die eine wichtige Rolle in der Regulation der Immunantwort spielen und weitere Zielzellen dieser Antikörper darstellen, ist hingegen bisher wenig bekannt. Aktivierte Monozyten sind nicht nur ein wesentlicher Bestandteil der Granulome, sondern sind auch entscheidend an den vaskulären Entzündungsinfiltraten beteiligt. Ziel der vorliegenden Studie war es daher, die Effekte von cANCA auf inflammatorische Zellfunktionen PR3-exprimierender Monozyten zu charakterisieren. Dabei war insbesondere ihr Einfluß auf die transendotheliale Migration und die Sekretion proinflammatorischer Mediatoren von Interesse. Die Isolation humaner Monozyten erfolgte mittels Gegenstromzentrifugation. Die monozytäre Transmigration wurde in mit humanen Endothelzellen bewachsenen Filtereinsätzen untersucht und mittels eines chemotaktischen Gradienten und/oder TNF-Stimulation der Endothelzellen gefördert. Die transendotheliale Migration von mit murinen, monoklonalen Anti-PR3-Antikörpern vorinkubierten Monozyten war, unabhängig vom Aktivierungszustand der Endothelzellen, deutlich vermindert. Dieser Effekt konnte sowohl durch vier von fünf cANCA-IgG-Fraktionen von Patienten mit aktiver WG als auch durch F(ab´)2-Fragmente der Autoantikörper reproduziert werden. Da bekannt ist, daß cANCA die proteolytische Aktivität von PR3 inhibieren und membrangebundenen Formen der leukozytären Serinproteasen PR3, humaner leukozytärer Elastase (HLE) und Cathepsin G (CathG) eine Rolle bei der Extravasion von Leukozyten zugesprochen wird, wurde daraufhin überprüft, ob PR3 für die monozytäre Transmigration von Bedeutung ist. Der physiologische Inhibitor dieser Serinproteasen, 1-Antitrypsin, und ein synthetischer Inhibitor von PR3 und HLE, CE-2072, verminderten die Anzahl migrierender Monozyten in gleichem Maße wie der vollständige Anti-PR3-Antikörper bzw. dessen F(ab´)2-Fragmente. Dahingegen hatte SLPI, ein Serpin, das lediglich CathG und HLE inhibiert, keinen Effekt auf die Anzahl migrierender Zellen. Dabei waren die Effekte von Anti-PR3-Antikörpern und 1-Antitrypsin nicht additiv, wodurch die Annahme, daß die Anti-PR3-mediierte Reduktion der monozytären Transmigration auf einer funktionellen Inhibition von PR3 beruht, untermauert wird. Die Reduktion der monozytären Transmigration ging nicht mit einer modifizierten endothelialen Adhäsion der Monozyten einher, wie unter dynamischen und statischen Bedingungen gezeigt werden konnte. Weder die rollende noch die feste Adhäsion der Monozyten wurde durch Anti-PR3-Antikörper oder Serinproteaseinhibitoren beeinträchtigt. Auch die durchflußzytometrisch quantifizierte Expression monozytärer ß1- und ß2-Integrine wurde durch die Autoantikörper nicht beeinflußt. Diese Ergebnisse zeigen erstmals, daß PR3 an der transendothelialen Migration, nicht aber der Adhäsion von Monozyten teilhat. Ein weiteres, wesentliches Ergebnis der vorliegenden Studie ist die, im Vergleich zu entsprechenden IgG-Kontrollen, massive Freisetzung proinflammatorischer Mediatoren aus Monozyten in Gegenwart muriner Anti-PR3-Antikörper bzw. humaner cANCA, die mittels ELISA ermittelt wurde. Die Sekretion war zeitabhängig, wobei die Sekretion von TNF- und IL-1ß der von Thromboxan A2, IL-6 und IL-8 vorausging. Im Gegensatz zu den Auswirkungen von cANCA auf die monozytäre Transmigration, konnten diese Effekte nicht durch die alleinige Ligation des Antikörpers an das Antigen PR3 reproduziert werden, sondern waren von einer simultanen Ligation der Autoantikörper an PR3 und FcR auf der monozytären Oberfläche abhängig. Eine cANCA-mediierte Retention adhärenter Monozyten im Gefäßbett bei gleichzeitiger Aktivierung der monozytären Freisetzung inflammatorischer Zytokine und Prostanoide durch cANCA, könnte nicht nur die Entstehung der extra- und perivaskulären, granulomatösen Entzündung, sondern auch die Aufrechterhaltung der nekrotisierenden Vaskulitis fördern. Insgesamt weisen die Ergebnisse dieser Studie erstmals auf eine funktionelle Rolle von PR3 bei der transendothelialen Migration von Monozyten hin. Außerdem liefern sie weitere wesentliche Hinweise darauf, wie die Interaktion von cANCA mit Monozyten an der Pathogenese der Wegenerschen Granulomatose beteiligt sein könnten.