In der vorliegenden Arbeit wurde die Auswirkung der Behandlung muriner Mikrogliazellen mit Agonisten von TLR2, TLR4 und TLR9 untersucht. Zu diesem Zweck wurden murine Mikrogliazellkulturen angelegt. Als TLR - Agonisten dienten Pam3Cys und HKAL (TLR2), Pneumolysin und LPS (TLR4) sowie CPG (TLR9). Die Stimulation muriner Mikrogliazellen mit den verschiedenen TLR - Agonisten führte zur Freisetzung von NO und TNF-α. Durch den Einsatz unterschiedlicher Konzentrationen der TLR - Agonisten konnten Dosis - Wirkungs - Kurven für die Freisetzung von NO und TNF-α erstellt werden. Anhand der EC50 wurde die Potenz der TLR - Liganden beurteilt. Für die Freisetzung von NO wies LPS die höchste stimulatorische Potenz auf, gefolgt von Pneumolysin, CpG und Pam3Cys. Für die TNF-α - Freisetzung besaß ebenfalls LPS die höchste stimulatorische Potenz, auch hier folgten Pneumolysin und CpG. Das verwendete Pam3Cys löste sich nicht optimal, vermutlich aus diesem Grund wurde durch die Pam3Cys - Gabe keine maximale Stimulation erreicht. Darum konnte die EC50 für die TNF-α - Freisetzung fur Pam3Cys nicht ermittelt werden. Die EC50 für die TNF-a - Freisetzung war jeweils höher als die entsprechende EC50 für die Freisetzung von NO. Die Behandlung mit HKAL führte zur starken NO - und TNF-a - Freisetzung. Ein direkter Vergleich der Potenz von HKAL mit der der anderen Liganden ist nicht möglich, da die Konzentration von HKAL in Zellzahl pro ml gemessen wird. Die Konzentrationen von Pam3Cys, Pneumolysin und LPS werden jedoch in µg/l gemessen.  Die Stimulation von Mikrogliazellen über verschiedene TLR hatte eine relativ gleich starke Sezernierung von NO und TNF-a zur Folge. Die Costimulation der Mikrogliazellen mit Konzentrationen von zwei unterschiedlichen TLR - Agonisten, welche allein jeweils zur maximalen NO - Produktion geführt hatten, resultierte nicht in einer weiteren Erhöhung der NO - Freisetzung.  Niedrig dosiert zeigte die Pneumolysinbehandlung einen immunstimulatorischen Effekt. Das Maximum an Stimulation, gemessen an der Zunahme der NO - Produktion, wurde bei einer Pneumolysin - Konzentration von 0,3 µg/ml (6nM) beobachtet. Eindeutige zytotoxische Effekte anhand der signifikant geringeren NO - Freisetzung waren bei Konzentrationen von 3 µg/ml bzw. 10 µg/ml (60 nM bzw. 200 nM) nachweisbar. Durch die Isolectin-B4 - Färbung wurden bei diesen Konzentrationen pneumolysinbedingte Zellschäden dargestellt. Bei den anderen Substanzen wurde in hohen Konzentrationen keine Zytotoxität beobachtet Die Behandlung TLR4 - defizienter Mikrogliazellen mit den spezifischen TLR4 - Agonisten Pneumolysin und LPS führte zu einer signifikant geringeren Freisetzung von NO im Vergleich zu Wildtypzellen. Schlussfolgernd kann gesagt werden: Die Stimulation von Mikrogliazellen über unterschiedliche TLR resultiert in einer relativ einheitlichen Freisetzung von NO und TNF-α. Die gleichzeitige Stimulation mit zwei jeweils niedrigdosierten TLR - Agonisten führt zu einem additiven oder supraadditiven Effekt. Nicht nur bakterielle Substanzen, sondern auch endogene Stoffe sind Agonisten an TLR - Rezeptoren. Der additive Effekt durch die simultane Stimulation mehrerer TLR erhöht nicht nur die Sensitivität von Mikroglia während Infektionen, sondern kann ebenfalls Wechselwirkungen zwischen exogenen und endogenen Agonisten von TLR zur Folge haben. Dies kann ein Grund für die Exazerbation oder Induktion autoimmuner Krankheiten durch Infektionen sein.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Embryonic stem cells (ESCs) are unique in that they have potential to give rise to every cell type of the body. Little is known about stimuli that promote mouse (m)ESC differentiation and proliferation. Therefore the purpose of this study was to determine the role of Toll Like Receptor (TLR) ligands in mESCs proliferation, survival, and differentiation in the presence of Leukemia Inhibitory Factor (LIF). We hypothesized that TLRs are expressed and functional, and when activated by their ligand will induce survival, proliferation, and prevent differentiation. In this study, mESC line E14 was used to determine the expression of TLRs at the mRNA level and three mESC lines, R1, CGR8, and E14, were used to determine cell surface protein levels. We found expression of TLRs 1, 2, 3, 5, and 6 at the mRNA level, but no expression of TLRs 4, 7, 8, and 9 in the E14 mESC line. We confirmed the presence of TLR-2 but not of TLR-4, protein on the cell surface using flow cytometric analysis for all three cell lines. We focused our studies mainly on TLR-2 using the E14 cell line. Pam3Cys, is a synthetic triacyl lipoprotein and a TLR-2 ligand, which induced a significant increase in mESC proliferation on Days 3, 4, and 5 and enhanced survival of mESC in a dose dependent manner in the context of delayed addition of serum. All the latter experiments were performed in triplicate and student T-test was performed to establish significant differences. Next, we demonstrated functionality of TLR-2 via the MyD88/IKK pathway, where MyD88 was expressed and IKKα/β phosphorylation was enhanced. This was associated with increased NF-κB nuclear translocation upon activation by Pam3Cys. Finally, we showed that there were no changes in expression of mESCs markers Oct-4, KLF-4, Sox-2, and SSEA-1, thus illustrating that the mESCs may have remained in a pluripotent state after activation with the TLR-2 ligand in the presence of LIF. These results demonstrate that mESCs can respond to microbial products, such as Pam3Cys, and can induce proliferation and survival of the mESCs. This finding expands the role of TLRs and has some implications in understanding embryonic stem cell biology.