While TGF-β is able to regulate miRNA expression in numerous cell types, TGF-β-dependent changes in the miRNA profile of CD8+ T cells had not been studied before. Considering that TGF-β suppresses CD8+ T cell effector functions in numerous ways, we wondered whether induction of immune-regulatory miRNAs could add to the known transcriptional effects of TGF-β on immune effector molecules. In this study, we used miRNA arrays, deep sequencing and qRT-PCR to identify miRNAs that are modulated by TGF-β in human CD8+ T cells. Having found that the TGF-β-dependent downregulation of NKG2D surface expression in NK cells and CD8+ T cells does not go along with a corresponding reduction in mRNA levels, this pathway appeared to be a possible target of TGF-β-inducible miRNAs. However, this hypothesis could not be confirmed by miRNA reporter assays. Instead, we observed that DAP10 transcription is suppressed by TGF-β which in turn negatively affects NKG2D surface expression. In spite of promising preliminary experiments, technical difficulties associated with the transfection of primary NK cells and NK cell lines unfortunately precluded the final proof of this hypothesis. Instead, we focused on the TGF-β-induced changes in the miRNome of CD8+ T cells and confirmed the induction of the miR-23a cluster members, namely miR-23a, miR-27a and miR-24 by three different techniques. Searching for potential targets of these miRNAs which could contribute to the immunosuppressive action of TGF-β in T cells, we identified and confirmed a previously unknown regulation of IFN-γ mRNA by miR-27a and miR-24. Newly generated miRNA reporter constructs further revealed that LAMP1 mRNA is a target of miR-23a. Upon modulation of the miR-23a cluster in CD8+ T cells by the respective miRNA antagomirs and mimics, significant changes in IFN-γ expression confirmed the functional relevance of our findings. Effects on CD107a/LAMP1 expression were, in contrast, rather minimal. Still, overexpression of the miR-23a cluster attenuated the cytotoxic activity of antigen-specific CD8+ T cells. Taken together, these functional data reveal that the miR-23a cluster not only is induced by TGF-β, but also exerts a suppressive effect on CD8+ T-cell effector functions, even in the absence of TGF-β signaling. / Obwohl bekannt war, dass TGF- die miRNA Expression in zahlreichen Zelltypen moduliert, waren TGF- abhängige Veränderung des miRNA Profils in CD8+ T Zellen noch nicht untersucht worden. Da TGF-β die Effektorfunktionen von CD8+ T Zellen aber in vielfältiger Weise inhibiert, fragten wir uns, ob die transkriptionellen Effekte, die TGF-β bekanntermaßen auf Immuneffektormoleküle ausübt, noch durch die Induktion immunregulatorischer miRNAs ergänzt werden. Daher nutzten wir miRNA Arrays, Genomsequenzierungstechniken und Echtzeit-PCR um miRNAs zu identifizieren, welche in humane CD8+ T Zellen von TGF- moduliert werden. Die Beobachtung, dass die TGF--abhängige Herunterregulation der NKG2D Oberflächenexpression in Natürlichen Killerzellen und CD8+ T Zellen nicht mit einer entsprechenden Verringerung der mRNA Menge einhergeht, ließ zudem vermuten, dass dieser Signalweg über miRNAs reguliert werden könnte. Nach verschiedenen miRNA Reporterassays musste diese Hpothese jedoch verworfen werden. Stattdessen zeigte sich, dass TGF- die Transkription von DAP10 inhibiert was wiederum die Oberflächenexpression von NKG2D limitieren sollte. Trotz viel versprechender initialer Experimente scheiterte der letzgültige Beweis dieser Hypothese aber an der ungenügenden Transfizierbarkeit von primären NK Zellen sowie von NK Zelllinien. Daher konzentrierten wir uns im Weiteren auf die durch TGF- induzierten Veränderungen im miRNom von CD8+ T Zellen und konnten mit drei verschiedenen Techniken die Induktion des miR-23a Clusters (mit den einzelnen miRNAs miR-23a, miR-27a und miR-24) bestätigen. Auf der Suche nach potentiellen immunregulatorisch relevanten Zielgenen dieser miRNAs konnten wir erstmals eine Regulation von IFN- durch miR-27a und miR-24 nachweisen. Zu diesem Zweck generierte miRNA Reporterkonstrukte zeigten zudem, dass LAMP1 durch miR-23a reguliert wird. Nach Modulation des miR-23a Clusters durch die entsprechenden miRNA Antagomir und Surrogat-Konstrukte konnten wir auch in CD8+ T Zellen signifikante Veränderungen der IFN-γ Expression nachweisen und somit die funktionelle Relevanz unserer Befunde bestätigen. Die Effekte auf die Expression von CD107a/LAMP1 waren hingegen nur minimal. Trotzdem führte die Überexpression des miR-23a Clusters zu einer Verringerung der zytotoxischen Aktivität von antigenspezifischen CD8+ T Zellen. Zusammen genommen belegen diese funktionellen Untersuchungen, dass das miRNA-23a Cluster, welches durch TGF-β induziert wird, zur Hemung der Effektorfunktionen in CD8+ T Zellen beiträgt, und zwar sowohl in Gegenwart als auch in Abwesenheit von TGF-β.

Pilzinfektionen zählen zu den häufigsten Infektionen beim Menschen. Sie verlaufen in den meisten Fällen unkompliziert und stellen keine vitale Bedrohung für den Betroffenen dar. Invasive Mykosen hingegen verlaufen oft tödlich und sind eine große Herausforderung für die moderne Medizin, da eine frühe Diagnose schwierig ist und die therapeutischen Möglichkeiten limitiert sind. Die Invasive Aspergillose (IA) zählt mit geschätzt über 200.000 Infektionen pro Jahr weltweit zu einer der häufigsten Invasiven Mykosen. Die bekanntesten Risikofaktoren für die Entstehung einer IA sind die Neutropenie, Organtransplantationen, hämatopoetische Stammzelltransplantationen und Erkrankungen, die mit einer Kompromittierung des Immunsystems einhergehen. Erreger der Invasiven Aspergillose ist in nahezu 90 Prozent Aspergillus fumigatus (A. fumigatus), ein ubiquitär vorkommender Schimmelpilz. Seine Verbreitung erfolgt aerogen durch Sporen, sogenannte Konidien, die aufgrund ihres geringen Durchmessers problemlos über die Atemwege in die Lunge gelangen können. Dendritische Zellen spielen als professionelle Antigen präsentierende Zellen eine wichtige Rolle in der Immunabwehr gegen A. fumigatus. Sie sind ein wichtiges Bindeglied zwischen angeborenem und adaptivem Immunsystem und sind mit einer Vielzahl von Rezeptoren (engl. pattern recognition receptor, PRR) zur Pathogen Erkennung ausgestattet. In der vorliegenden Arbeit wurde die Interaktion ausgewählter C Typ Lektin (CLEC) Rezeptoren auf Subtypen dendritischer Zellen (DCs) mit verschiedenen A. fumigtaus Morphologien untersucht. Es wurde mit in vitro generierten Monozyten abgeleiteten (moDCs) und in vivo vorkommenden myeloiden dendritischen Zellen (mDCs) gearbeitet und die Expression von CLEC4A, CLEC6A, CLEC7A, CLEC12A und CLEC4E und eine mögliche Regulation der Rezeptoren nach Stimulation mit Konidien, geschwollenen Konidien oder Keimschläuchen untersucht. Hierbei wurde bei beiden Subtypen eine Herabregulation von CLEC4A, CLEC7A und CLEC12A beobachtet. Dies ist vereinbar mit der Tatsache, dass C Typ Lektin Rezeptoren nicht nur eine Rolle bei der Pathogen Erkennung spielen, sondern auch als Phagozytose Rezeptoren fungieren. Auf molekularbiologischer Ebene wurde in Analysen von moDCs ebenfalls eine Reduktion der relativen mRNA Expression von CLEC4A, CLEC6A, CLEC7A und CLEC12A beobachtet. Weiterhin wurden die Auswirkungen einer Rezeptorblockade von CLEC7A mittels blockierender Antikörper auf das Maturierungsverhalten und Zytokinprofil beider Subtypen analysiert. Hier konnte durch die Zugabe eines CLEC7A blockierenden Antikörpers vor Stimulation mit A. fumigatus Konidien oder depletiertem Zymosan die Maturierung effektiv inhibiert werden. Die Sekretion der pro inflammatorischen Zytokine Tumornekrosefaktor α, Interleukin 8 und 1β, als auch des anti inflammatorischen Zytokins Interleukin 10 war durch die Rezeptorblockade ebenfalls signifikant vermindert. Diese Erkenntnisse stützen die bislang relativ gut untersuchte Rolle von CLEC7A auf Monozyten abgeleiteten dendritischen Zellen als spezifischen Rezeptor für A. fumigatus. Darüber hinaus konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass CLEC7A ebenfalls auf mDCs an der Erkennung von A. fumigatus und Initiierung einer Immunantwort beteiligt ist. Diese Tatsache ist von Bedeutung, da die beiden Subtypen nicht ohne weiteres miteinander verglichen werden können und die Relevanz von in vivo vorkommen myeloiden dendritischen Zellen an einer Immunantwort gegen A. fumigatus bislang noch viele Fragen offen lässt. Es bedarf weiterer Untersuchungen, insbesondere funktionaler Analysen von intrazellulären Signalwegen um ein besseres Verständnis zu erlangen. Die Übertragung in ein Tiermodell und die gezielte Ausschaltung von C Typ Lektin Rezeptor Genen könnte ein Ausblick auf zukünftige Forschungsprojekte sein. / Fungal infections are among the most common infections in humans. Most of them are minor superficial infections whereas invasive fungal infections are associated with high mortality rates due to difficulties in diagnosis and limited therpeutic options. Invasive aspergillosis (IA) is one of the most significant invasive fungal infection with 200.000 estimated life-threatening infections per year worldwide. Known risk factors are neutropenia, solid organ transplantation, haematopoetic stem cell transplantation and other immunosuppressive conditions. IA is caused primarily by Aspergillus fumigatus (A. fumigatus), an opportunistic pathogenic mould with a worldwide distribution. Hundreds of airborne spores are inhaled daily into the human lung. Dendritic cells are potent antigen-presenting cells and have an important role in the immune response against A. fumigatus. They are the sentinels of the immune system by bridging innate and adaptive immune responses against pathogens and express a large number of different pattern recognition receptors. This study aimed to analyze the interaction between selected C-type lectin (CLEC) receptors on human dendritic cell subsets and different A. fumigatus morphotypes. Therefore we analyzed the expression and regulation of CLEC4A, CLEC6A, CLEC7A, CLEC12A and CLEC4E on monocyte-derived dendritic cells (moDCs), which were generated in vitro, and myeloid dendritic cells (mDCs), which were directly isolated from peripheral blood. We show that CLEC4A, CLEC7A and CLEC12A are down-regulated in the presence of A. fumigatus on both substes, consistent with their role as pathogen-recognition receptors and phagocytic receptors. mRNA expression of CLEC4A, CLEC6A, CLEC7A and CLEC12A was also down-regulated after confrontation with A. fumigatus. In addition we investigated the effect of blocking CLEC7A, using a specific antibody, on cell maturation and cytokine profiles. Blocking of CLEC7A diminished the expression of maturation markers on both dendritic cell subsets and inhibited cytokine release of pro-inflammatory cytokines TNF-α, IL-8, IL-1β as well as of the anti-inflammatory cytokine IL-10. These findings support the role of CLEC7A on moDCs as specific receptor for A. fumigatus and furthermore confirme that CLEC7A is involved in the recognition of A. fumigatus and inducing immune responses on primary human mDCs. This is of special relevance as both subsets do not necessarily show the same biological behavior, stimulatory capability and pattern recognition receptors and the role of mDCs for initiating immune responses against A. fumigatus leaves many questions unanswered so far. Further investigations, in particular functional analyses of intracellular pathways, are necessary to acquire a deeper knowledge. Transfer to an animal model or targeted gene knock-out of C-type lectin receptors could be next steps in future research.

The adaptive evolutionary potential of a species or population to cope with omnipresent environmental challenges is based on its genetic variation. Variability at immune genes, such as the major histocompatibility complex (MHC) genes, is assumed to be a very powerful and effective tool to keep pace with diverse and rapidly evolving pathogens. In my thesis, I studied natural levels of variation at the MHC genes, which have a key role in immune defence, and parasite burden in different small mammal species. I assessed the importance of MHC variation for parasite burden in small mammal populations in their natural environment. To understand the processes shaping different patterns of MHC variation I focused on evidence of selection through pathogens upon the host. Further, I addressed the issue of low MHC diversity in populations or species, which could potentially arise as a result from habitat fragmentation and isolation. Despite their key role in the mammalian evolution the marsupial MHC has been rarely investigated. Studies on primarily captive or laboratory bred individuals indicated very little or even no polymorphism at the marsupial MHC class II genes. However, natural levels of marsupial MHC diversity and selection are unknown to date as studies on wild populations are virtually absent. I investigated MHC II variation in two Neotropical marsupial species endemic to the threatened Brazilian Atlantic Forest (Gracilinanus microtarsus, Marmosops incanus) to test whether the predicted low marsupial MHC class II polymorphism proves to be true under natural conditions. For the first time in marsupials I confirmed characteristics of MHC selection that were so far only known from eutherian mammals, birds, and fish: Positive selection on specific codon sites, recombination, and trans-species polymorphism. Beyond that, the two marsupial species revealed considerable differences in their MHC class II diversity. Diversity was rather low in M. incanus but tenfold higher in G. microtarsus, disproving the predicted general low marsupial MHC class II variation. As pathogens are believed to be very powerful drivers of MHC diversity, I studied parasite burden in both host species to understand the reasons for the remarkable differences in MHC diversity. In both marsupial species specific MHC class II variants were associated to either high or low parasite load highlighting the importance of the marsupial MHC class II in pathogen defence. I developed two alternative scenarios with regard to MHC variation, parasite load, and parasite diversity. In the ‘evolutionary equilibrium’ scenario I assumed the species with low MHC diversity, M. incanus, to be under relaxed pathogenic selection and expected low parasite diversity. Alternatively, low MHC diversity could be the result of a recent loss of genetic variation by means of a genetic bottleneck event. Under this ‘unbalanced situation’ scenario, I assumed a high parasite burden in M. incanus due to a lack of resistance alleles. Parasitological results clearly reject the first scenario and point to the second scenario, as M. incanus is distinctly higher parasitised but parasite diversity is relatively equal compared to G. microtarsus. Hence, I suggest that the parasite load in M. incanus is rather the consequence than the cause for its low MHC diversity. MHC variation and its associations to parasite burden have been typically studied within single populations but MHC variation between populations was rarely taken into account. To gain scientific insight on this issue, I chose a common European rodent species. In the yellow necked mouse (Apodemus flavicollis), I investigated the effects of genetic diversity on parasite load not on the individual but on the population level. I included populations, which possess different levels of variation at the MHC as well as at neutrally evolving genetic markers (microsatellites). I was able to show that mouse populations with a high MHC allele diversity are better armed against high parasite burdens highlighting the significance of adaptive genetic diversity in the field of conservation genetics. An individual itself will not directly benefit from its population’s large MHC allele pool in terms of parasite resistance. But confronted with the multitude of pathogens present in the wild a population with a large MHC allele reservoir is more likely to possess individuals with resistance alleles. These results deepen our understanding of the complex causes and processes of evolutionary adaptations between hosts and pathogens. / In einer sich ständig verändernden Umwelt ist es unverzichtbar, sich fortwährend zu verändern und anzupassen. Dabei gründet sich das Anpassungsvermögen oder das evolutionäre Potential einer Art auf ihre genetische Variabilität. In der Krankheitsabwehr ist die Variabilität der Immungene ein besonders wichtiges und effektives Instrument, weil Pathogene sehr vielfältig sind und schnell evolvieren. Im Rahmen meiner Doktorarbeit habe ich mich mit der Variabilität des Immungen-Komplexes MHC (major histocompatibility complex) beschäftigt, der eine Schlüsselrolle in der Immunabwehr bei Vertebraten einnimmt. Anhand verschiedener Arten und Populationen von Kleinsäugern habe ich den Einfluss der MHC Vielfalt auf den Parasitenbefall unter natürlichen Bedingungen untersucht. Dabei interessierte mich insbesondere das Vorkommen geringer MHC Variabilität in Populationen, das möglicherweise eine Folge von Lebensraum-fragmentierung und Isolation ist. Obwohl Beuteltiere eine zentrale Rolle in der Evolution der Säugetiere spielen, ist über ihren MHC bislang nur sehr wenig bekannt. Einige Studien befassten sich mit Labor- oder Zootieren, und deuteten auf geringe oder sogar gar keine Variation im MHC Klasse II bei Beuteltieren hin. Allerdings gab es bislang nahezu keine Studien an frei lebenden Beuteltieren, deshalb war bislang ein natürliches Ausmaß der MHC Variabilität unbekannt. Anhand von zwei endemischen neotropischen Beuteltieren aus dem brasilianischen Küstenregenwald (Gracilinanus microtarsus, Marmosops incanus) habe ich überprüft, ob sich diese geringe MHC Vielfalt unter natürlichen Freilandbedingungen bestätigt. Erstmals konnte ich zeigen, dass der MHC II bei Beuteltieren charakteristische Merkmale positiver Selektion aufweist, die bisher nur von placentalen Säugern, Vögeln und Fischen bekannt waren: Positive Selektion auf spezifischen Aminosäurepositionen, Rekombination und Trans-Species-Polymorphismus. Darüber hinaus unterschieden sich die beiden Beuteltierarten beträchtlich in ihrer MHC II Variabilität. Während M. incanus sich als relativ wenig divers erwies, zeigte G. microtarsus eine zehnmal höhere Vielfalt und widerlegt damit die generelle Gültigkeit der ursprünglich angenommenen geringen MHC II Variabilität bei Beuteltieren. Um diese beachtlichen Diversitätsunterschiede zwischen den beiden Arten zu erklären, habe ich die Parasitenbelastung untersucht. Bei beiden Arten konnte ich nachweisen, dass bestimmte MHC Varianten mit entweder hoher oder niedriger Parasitenbelastung verknüpft waren. Solche Assoziationen spiegeln Pathogen-vermittelte Selektion wider, untermauern die Funktionalität des MHC Klasse II bei Beuteltieren und weisen auf dieselbe Bedeutsamkeit des MHC wie bei placentalen Säuger, Vögeln und Fischen hin. Ich entwickelte zwei alternative evolutionäre Szenarien, unter denen eine geringe MHC Variabilität denkbar ist. Im Szenario des ‘evolutionären Gleichgewichts’ ist geringe MHC Variabilität die Folge eines verminderten Selektionsdruckes durch wenige Parasiten, sodass eine geringe Parasitendiversität zu erwarten ist. Alternativ könnte eine geringe MHC Variabilität aber auch Folge eines kürzlich erlittenen Verlustes an genetischer Variabilität sein, beispielsweise durch ein Flaschenhalsereignis. Unter diesem Szenario des ‘Ungleichgewichts’ wäre bei M. incanus im Falle eines potentiellen Verlustes von Resistenzallelen eine starke Parasitenbelastung zu erwarten. Die parasitologischen Ergebnisse widersprechen dem ersten und deuten eher auf das zweite Szenario. M. incanus war deutlich stärker parasitiert als G. microtarsus, wohingegen die Parasitendiversität bei beiden Arten ungefähr gleich war. Die hohe Parasitenbelastung bei M. incanus ist offenbar weniger der Auslöser als vielmehr eine Folge seiner geringen MHC Vielfalt zu sein. Üblicherweise werden sowohl die Variabilität des MHC als auch seine Verknüpfung mit Parasitenbelastung innerhalb von einzelnen Populationen untersucht, nur selten wird die Variation zwischen Populationen in Betracht gezogen. Um Erkenntnisse auf dieser Ebene zu gewinnen, habe ich den Zusammenhang zwischen genetischer Vielfalt und Parasitenbelastung nicht auf der Ebene des Individuums, sondern auf der Populationsebene anhand der europäischen Gelbhalsmaus (Apodemus flavicollis) erforscht. Dabei wurden Populationen mit unterschiedlicher genetischer Variabilität am MHC und an neutralen genetischen Markern (Mikrosatelliten) betrachtet. Ich konnte nachweisen, dass Populationen, die über ein großes Spektrum verschiedener MHC Allele verfügen, besser gegen starke Parasitenbelastung gewappnet sind als Populationen mit einer geringen Anzahl MHC Allele. In einer MHC-diversen Population ist die Gegenwart von Individuen mit Resistenzallelen deutlich wahrscheinlicher, und damit die Überlebenswahrscheinlichkeit der Population. Diese Ergebnisse erweitern und vertiefen unsere Erkenntnisse zu die komplexen evolutionären Vorgängen und Mechanismen zwischen Wirt und Parasit in ihrem fortwährenden Wettstreit.

! BACKGROUND: Exposure to Environmental Tobacco Smoke (ETS) is elevating blood levels of inflammatory mediators and chemoattractants which seem to play an important role in the development of several diseases (e.g. Chronic Obstructive Pulmonary Disease). First evidences showed that men and women might differ in their proneness for these diseases. The aim of this study was to investigate whether there are effects of ETS during pregnancy on inflammatory cytokines in cord blood and in mother’s blood and if there are any differences between male and female newborns. METHODS: Within the LiNA (Lifestyle and environmental factors and their influence on Newborn Allergy Risk) study, whole blood samples of 460 mother-child pairs were analyzed for the concentrations of IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IL-4, IL-5, INF-gamma, TNF-alpha and MCP-1 using cytrometic bead asseys. The association between ETS exposure and cytokines was calculated using the Mann-Whitney-U-test and adjusted with a multiple regression model for parental atopy, parental education status and cat ownership. The exposure assessment is based on questionnaire data on smoking behaviour of the parents and measurement of indoor benzene concentration. RESULTS: Female newborn, being exposed in utero to 10 cigarettes a day or more, had significantly higher blood concentrations of IL-8, IL-6 and MCP-1 whereas there have been no elevations in male newborn being exposed to the same amount of cigarettes. Furthermore a significantly decreased amount of INF-gamma was found in cord blood of male newborns but not in female newborns. General increasing levels of TNF-alpha in cord blood where found for daily smoke exposure without relating it to the exact number of cigarettes. CONCLUSION: The data of this study refer to gender-specific differences in the susceptibility to ETS exposure. The induction of inflammatory signals in cord blood in response to cigarette smoke exposure is stronger in female than in male newborn. / Die vorliegende Arbeit ist Teil einer umweltepidemiologischen Kohortenstudie (LiNA), in der der Einfluss von Umwelt- und Lebensbedingungen auf die Entwicklung von Immunsystem und Allergien bei Neugeborenen unter Einbezug der vorgeburtlichen Zeit untersucht wird. In welchem Maße sich eine Rauchbelastung während der Schwangerschaft auf die Zytokinmuster der Neugeborenen im Nabelschnurblut auswirkt und inwiefern dies mit dem Zytokinmuster der Mutter korreliert, sollte das Ziel dieser Dissertation sein. Dafür wurden Daten von insgesamt 629 Mutter-Kind-Paaren erhoben, Zytokin- und Chemokinbestimmungen, sowie die des Gesamt-IgE aus den Blutproben der 34. SSW und denen der Nabelschnur vorgenommen. Interessanterweise konnten geschlechterspezifische Unterschiede im Zytokinspektrum der Neugeborenen gefunden werden. Bei den weiblichen Neugeborenen zeigte sich eine deutliche Erhöhung proinflammatorischer Marker, wenn deren Mütter dem Rauch von mehr als 10 Zigaretten pro Tag ausgesetzt waren. Dieser Anstieg war weder im Blut der männlichen Neugeborenen noch im Blut der Schwangeren in der 34. SSW zu beobachten. Zusätzlich konnte beobachtet werden, dass auch einzig die männlichen Neugeborenen stark negativ mit ihrer IFN-gamma-Produktion auf die passive Rauchbelastung reagieren. Die mit dieser Arbeit ermittelten Daten, dass das Immunsystem beim Neugeborenen geschlechterspezifisch unterschiedlich auf Tabakrauch zu reagieren scheint, sind erstmals in der Literatur zu finden. Die Erforschung des Immunsystems und dessen Beteiligung an zahlreichen Erkrankungen, besonders den chronisch Inflammatorischen, ist durchaus relevant im medizinischen Alltag. Diese Arbeit trägt einen weiteren Baustein dazu bei und gibt Anstoß für weitere Studien.

Eine Vielzahl präklinischer Schlaganfallstudien zeigte die neuroprotektive und neuroregenerative Wirkung des hämatopoetischen Wachstumsfaktors G-CSF (Granulozyten-Kolonie stimulierender Faktor). Ein Wirkungsmechanismus des G-CSF ist die Mobilisation von protektiven Knochen-markzellen in die ischämische Läsion, wobei diese zeitverzögert nach G-CSF-Gabe stattfindet. Eine zusätzliche frühzeitige Transplantation mononukleärer Knochenmarkzellen (BM MNC) könnte diese therapeutische Lücke füllen. Ziel der vorliegenden Studie war es, die Wirksamkeit dieser Kombinations-therapie in einem Schlaganfallmodell der spontan hypertensiven Ratte (SHR) zu testen. Syngene BM MNC wurden aus dem Knochenmark von SHRs durch immunmagnetische Depletion der Granulozyten isoliert. Nach Verschluss der Arteria cerebri media wurde den Tieren über insgesamt 5 Tage G-CSF verabreicht und zusätzlich zu einem frühen (6h nach Schlaganfall) oder späteren (48h nach Schlaganfall) Zeitpunkt BM MNC intravenös appliziert. Unbehandelte Schlaganfalltiere sowie Tiere mit alleiniger G-CSF-Therapie dienten als Kontrolle. Das Infarktvolumen wurde weder durch die alleinige G-CSF-Gabe noch durch die zusätzliche Zelltherapie verändert. Dennoch wiesen Tiere mit G-CSF-Einzeltherapie eine anhaltende funktionelle Verbesserung des sensomotorischen Defizites auf. Während die zusätzliche frühzeitige Zelltransplantation (6h) keinen weiteren Therapieeffekt zeigte, führte die Zelltransplantation nach 48h zu einer Aufhebung des protektiven G-CSF Effektes. Die G-CSF-Therapie bewirkte erwartungsgemäß einen deutlichen Anstieg der zirkulierenden Leukozyten. Interessanterweise wurde der Granulozytengehalt im Blut und in der Milz durch die einmalige Zelltherapie nach 48h signifikant erhöht. Ein Großteil der transplantierten BM MNC (48h) konnte in der Milz nachgewiesen werden und führte dort vermutlich zu einer kompetitiven Hemmung des Granulozytenabbaus. Dies hatte sowohl den Anstieg der zirkulierenden Granulozyten als auch deren vermehrte Infiltration in das ischämische Hirngewebe zur Folge und könnte schließlich den negativen Einfluss auf die funktionelle Verbesserung erklären. Die beobachteten Interaktionsmechanismen werfen ein interessantes Licht auf die mögliche Wirkungsweise von Zelltherapien und unterstreichen die entscheidende Rolle des Immunsystems in der Pathophysiologie des Schlaganfalls.

München, Techn. Univ., Diss., 2004.

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. 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. 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. 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.

Der Leipziger Immunkompetenzfragebogen und der daraus berechnete Immunkompetenzscore (ICS) sollen die Funktion des Immunsystems bzw. Immunkompetenz in epidemiologischen Studien erfassbar machen. Immunkompetenz zeigt Assoziationen mit Merkmalen wie Alter, Geschlecht, anthropometrischen Eigenschaften, körperlicher Aktivität und Tabakkonsum, sodass es lohnenswert scheint, Zusammenhänge der Immunkompetenz mit einer erhöhten Morbidität und Mortalität epidemiologisch zu erforschen. Zivilisationserkrankungen könnten so näher auf ihre Verbindungen zur Immunkompetenz als Endpunkt, Exposition oder Störfaktor untersucht werden. Zur Operationalisierung von Immunkompetenz wurde ein Fragebogen der LIFE-Adult-Studie (Leipziger Immunkompetenzfragebogen) über Infektionsanfälligkeit verwendet. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf Atemwegsinfektionen: Es werden z. B. Dauer und Häufigkeit von Sinusitis, Rhinitis, Tonsillitis, Influenza, Bronchitis und Pneumonie abgefragt. Darüber hinaus erfasste der Fragebogen durchgemachte schwere Infektionserkrankungen (etwa Osteomyelitis, Toxoplasmose, Meningitis oder Tuberkulose), Einschränkungen gewohnter Tätigkeiten und Schulfehltage aufgrund von Infektionen sowie familiäre schwere Infektionen oder infektionsbedingte Todesfälle. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die erhobenen Daten zusammenzustellen und aufzubereiten, daraus den ICS mithilfe der dafür festgelegten Bewertungsvorschrift zu berechnen und zu prüfen, ob der ICS geeignet ist, Immunkompetenz epidemiologisch zu operationalisieren. Im untersuchten Probandenkollektiv der Leipziger Life-Adult-Studie (8544 aus-wertbare Probanden) zeigte der ICS eine stark rechtsschiefe Verteilung. Probanden mit einer eher niedrigen Immunkompetenz (hoher Score) lassen sich daher wesentlich besser von einander differenzieren als Probanden mit einer normalen oder hohen Immunkompetenz (niedriger Score). In der Stichprobe hat der ICS eine deutliche Abhängigkeit vom Geschlecht: Frauen erzielen tendenziell höhere Werte als Männer. Mit den Merkmalen Waist-Hip-Ratio, körperliche Aktivität (bei Männern) und Erwerbsstatus ist der ICS ebenfalls assoziiert. Keine Zusammenhänge zeigt der ICS in der Stichprobe mit dem Alter, dem Body-Mass-Index, der körperlichen Aktivität (bei Frauen) und dem Tabakkonsum. Des Weiteren konnte abgeschätzt werden, ob die Resultate schlüssig sind, also tatsächlich Immunkompetenz widerspiegeln: Im Rahmen der Plausibilisierung zeigten sich Verbindungen zu anderen Variablen, die mit dem Immunsystem bzw. der Immunfunktion in Zusammenhang stehen: Der Score ist in der Stichprobe bei Pneumonie, Herpes Zoster, einigen anderen schweren Infektionserkrankungen, Allergien und Autoimmunerkrankungen erhöht. Außerdem ist er mit Krebserkrankungen, Konzentrationen von Lymphozyten bei Frauen, neutrophilen Granulozyten bei Frauen und eosinophilen Granulozyten bei Männern sowie positiver Familienanamnese in Bezug auf schwerwiegende Infekte oder Infekt- bedingte Todesfälle assoziiert. Der Leipziger Immunkompetenzscore verteilt sich in der Stichprobe so, dass mehrere Ausprägungen von Immunkompetenz in der Stichprobe unterschieden werden können. Die Annahme, dass diese Operationalisierung tatsächlich Immunkompetenz erfasst, wird von Assoziationen zwischen dem ICS und Merkmalen, die in engem Zusammenhang mit der Immunfunktion stehen, gestützt.:Bibliographische Zusammenfassung Abkürzungsverzeichnis 1 Einführung 1.1 Immunkompetenz und epidemiologische Studien zu Zivilisationserkrankungen 1.2 Der Zusammenhang von Elementen des Immunsystems mit anderen Merkmalen 1.2.1 Alter und Geschlecht 1.2.2 Anthropometrische Eigenschaften 1.2.3 Körperliche Aktivität 1.2.4 Tabakkonsum 1.3 Methoden zur Erfassung der Immunkompetenz 1.3.1 Epidemiologische Operationalisierungen 1.3.2 Labormedizinische Messgrößen 1.4 Fragebögen und Scores zur Beschreibung der Immunkompetenz 1.4.1 Gütekriterien 1.4.2 Fragebögen zu Immunkompetenz und Infektanfälligkeit 1.4.3 Die Bildung von Scores zur Beschreibung von Merkmalen 2 Aufgabenstellung 3 Materialien und Methoden 3.1 Rekrutierung der Probanden in LIFE-A1 3.2 Untersuchungsmethoden 3.2.1 Interviews und selbst auszufüllende Fragebögen 3.2.2 Anthropometrie und Labormessungen 3.3 Der Immunkompetenzscore (ICS) 3.4 Datenkontrolle 3.4.1 Vollständigkeit 3.4.2 Kuration von Inkonsistenzen und unplausiblen Daten 3.5 Operationalisierungen von Merkmalen 3.6 Statistische Auswertung 4 Ergebnisse 4.1 Die Probanden der LIFE-A1-Studie 4.1.1 Auswahl 4.1.2 Alter und Geschlecht 4.1.3 Anthropometrie 4.1.4 Körperliche Aktivität 4.1.5 Tabakkonsum 4.2 Analyse des ICS 4.2.1 ICS und Geschlecht 4.2.2 ICS und Alter 4.2.3 ICS und Anthropometrie 4.2.4 ICS und körperliche Aktivität 4.2.5 ICS und Tabakkonsum 4.3 Die Items des Leipziger Immunkompetenzfragebogens 4.4 Plausibilisierung des ICS 4.4.1 Pneumonie und Hospitalisierung 4.4.2 Infektionen des Varizella-Zoster-Virus 4.4.3 Andere schwere Infektionserkrankungen 4.4.4 Blutparameter 4.4.5 Andere Ausprägungen einer pathologischen Immunfunktion 4.4.6 Familiäre Häufung 5 Diskussion 5.1 Methodendiskussion 5.1.1 Gütekriterien des Fragebogens 5.1.2 Ausgewählte Fragestellungen 5.1.3 Grenzen eines Fragebogens und einer Scorebildung 5.2 Ergebnisdiskussion 5.2.1 Das Probandenkollektiv 5.2.2 Die Verteilung des ICS 5.2.3 Die Items des ICS 5.2.4 Plausibilisierung des ICS 5.3 Schlussfolgerung und Ausblick 6 Zusammenfassung Literaturverzeichnis Tabellenverzeichnis Abbildungsverzeichnis Anlagen Selbstständigkeitserklärung Lebenslauf Danksagung

In this thesis a Simulator of the Immune System (IS) is developed. The implemented models of the IS refines and extends models of existing Artificial IS. / In der Arbeit wird der Prototyp eines Immunsystem-Simulators erstellt, der die vorhandenen Modelle Künstlicher Immunsystem verfeinert und die Untersuchung der Einflüsse verschiedener Parameter erlaubt.

Hintergrund: Die saisonale Allergische Rhinitis (SAR) ist in unserer heutigen Gesellschaft ein mit zunehmender Inzidenz und Prävalenz bedeutendes Gesundheitsproblem. Die Symptome führen zu Einschränkung im Alltag. Vor allem der Ausfall von Arbeitstagen und die hohen Kosten der Behandlung stellen ein ökonomisches Problem dar. Die konventionelle Therapie kann viele Patienten nicht komplett von ihren Beschwerden befreien. Circa 20% der Patienten nutzen deswegen komplementäre Therapieverfahren. Akupunktur ist ein aus der ostasiatischen Medizin stammendes Behandlungskonzept. Die bisherigen Ergebnisse klinischer Studien zur Wirksamkeit von Akupunktur bei Patienten mit SAR weisen darauf hin, dass Akupunktur ein wirksames Verfahren bei SAR ist. Der wissenschaftlich fundierte Beweis der Wirksamkeit von Akupunktur liegt allerdings noch aus. Die bisher durchgeführten Studien sind häufig mit methodischen Fehlern behaftet: kleine Patientenzahlen, unsachgemäß durchgeführte Sham- Akupunktur und Kurzzeiteffekte sind als Beispiele zu nennen. Aufgrund dieser Tatsache ist es notwendig weitere wissenschaftlich fundierte Studien zur Wirksamkeit von Akupunktur bei saisonaler allergischer Rhinitis durchzuführen.