Beeinträchtigungen der humanen Immunantwort durch primäre Immundefekte (PID) oder Immundysfunktionen können zu einer lebensbedrohlichen Anfälligkeit für Infektionen führen. Der erste Abschnitt dieser Arbeit umfasst die Charakterisierung einer unbekannten IKBKG-Mutation, die zu einer bisher unbeschriebenen NEMO-Defekt-Variante führt. NEMO-Defekte wurden bislang den Defekten der angeborenen Immunität zugeordnet. Die Mutation verursachte jedoch einen zusätzlichen schweren T-Zelldefekt, infolgedessen der Patient in seinem ersten Lebensjahr vermehrt an schweren bakteriellen Infektionen litt. Die Analyse der NEMO-kodierenden Sequenz ergab, dass die Mutation zu einem Exon-Verlust und somit zu einem verkürzten, funktionell-eingeschränkten Protein führte. Im Vergleich mit vorbeschriebenen NEMO-Defekten wurde deutlich, dass das Spektrum der Erkrankungen durch IKBKG-Mutationen breiter als bisher angenommen und die frühzeitige Charakterisierung der Immunantwort zur Abschätzung der individuellen Prognose essentiell ist. Der zweite Abschnitt umfasst die Charakterisierung von anti-Interleukin (IL)-6-Autoantikörpern (AAk) in Patienten, die an mindestens einer schweren bakteriellen Infektion erkrankt waren. 0,6 % dieser Patienten wiesen neutralisierende AAk gegen IL-6 auf, während 0,4 % einer Patientenkohorte mit Autoimmunerkrankungen, 0 % einer Patientenkohorte mit mykobakteriellen Infektionen und 0,1 % von Individuen ohne schwere bakterielle Infektionen anti-IL-6-AAk präsentierten. Des Weiteren wurden drei bislang gesunde Frauen mit neutralisierenden AAk identifiziert. Das Epitop-Mapping zeigte Bindungsstellen, die für die Bildung des IL-6-Rezeptorkomplexes notwendig sind. Die Verlaufsanalyse der Titer ergab, dass trotz persistentem bzw. abfallendem Titer keine weiteren Infektionen eintraten. Zusammenfassend führen anti-IL-6-AAk einerseits zu einer erhöhten Anfälligkeit für bakterielle Infektionen, andererseits ist diese Anfälligkeit nicht in dem Maße ausgeprägt wie bei einem PID. / Disturbances of the human immune response in the form of primary immunodeficiencies (PID) or immune dysfunctions can lead to life-threatening infections. The first chapter of this work refers to the analysis of an unknown IKBKG mutation resulting in an undescribed variant of NEMO-deficiency. These defects have been previously assigned to immunodeficiencies of the innate immunity. However, the mutation additionally leads to a severe T-cell defect, whereupon the patient suffered from several severe bacterial infections in his first year of life. Analysis of the NEMO-coding sequence indicated that the mutation leads to an exon skipping and a shortened, functionally restricted protein. The range of diseases caused by IKBKG mutations is broader than previously presumed when compared to other NEMO-deficiencies. Therefore, the early characterization of the immune response is essential for the assessment of the individual prognosis. The second chapter comprises the characterization of anti-IL-6-autoantibodies in a cohort of patients who suffered from at least one severe bacterial infection. 0.6 % of these patients presented neutralizing autoantibodies against IL-6 whereas 0.4 % of patients with autoimmune diseases, 0 % of patients with mycobacterial infections and 0.1 % of individuals without severe infections demonstrated neutralizing autoantibodies against IL-6. In addition, three so far healthy women with neutralizing anti-IL-6-autoantibodies were identified. Analysis of the binding characteristics identified IL-6-binding sites that are essential for the formation of the IL-6 signaling complex. The examination over several years revealed that, despite persistent or decreasing antibody titers, no further or new infections occurred. In summary, anti-IL-6-autoantibodies seem to have an extenuated predisposition to severe infections, but this susceptibility is not as severe as in PID.

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