Um die Rolle von Interleukin-12p75 (IL-12p75) und Interleukin-12p40 (IL-12p40) in der Abwehr einer Kryptokokken-Infektion im Mausmodell zu untersuchen, wurden Mäuse auf 129Sv/Ev Stammhintergrund intraperitoneal und intranasal mit Cryptococcus neoformans (C. neoformans) infiziert. Dabei wurden die Unterschiede im Infektionsverlauf und in der Immunreaktion von Wildtyp-, IL-12p35-/- und IL-12p35/p40-/--Mäusen analysiert. Unterschiede zwischen den Wildtyp- und den IL-12p35-/--Mäusen lassen auf die Bedeutung von IL-12p75 schließen, wogegen Unterschiede zwischen IL-12p35-/-- und IL-12p35/p40-/--Mäusen auf die Rolle von IL-12p40 schließen lassen. Untersucht wurden sowohl die Erregerkonzentration in den Organen, Antigenspiegel im Blut, histologische Veränderungen und Serumantikörperkonzentrationen. Nach intraperitonealer Infektion war die Keimbelastung der Organe bei den Wildtyp-Mäusen geringer als bei beiden IL-12-/--Mausstämmen. Bei Wildtyp-Mäusen waren nicht nur weniger lebende Kryptokokken in den Organen zu finden, sondern auch weniger Kryptokokken Antigen im Serum als bei beiden IL-12-/--Mäusen nachweisbar. Das zeigt, dass IL-12p75 für die Kontrolle der intraperitonealen Infektion mit C. neoformans notwendig ist. IL-12p40 hatte ähnlich wie IL-12p75, wenn auch in etwas geringerem Masse, eine protektive Rolle bei der Erregerabwehr. Ohne IL-12p40 war eine Kontrolle der Infektion auf einem geringen Niveau der Keimbelastung nicht möglich. Besonders deutlich wurde dieses Phänomen beim Antigentiter bei den IL-12p35/p40-/--Mäusen. Durch das Fehlen von IL 12p40 wurde bei den IL-12p35/p40-/--Mäusen viel mehr Antigen über das Blut im Serum verteilt als bei den IL-12p35-/-- oder den Wildtyp-Mäusen. Die Wirtsreaktion bei einer Infektion mit C. neoformans geht mit der Bildung von Granulomen einher. Ohne IL-12p75 kam es zwar noch zur Bildung von Granulomen, diese zeigten aber eine veränderte zelluläre Zusammensetzung. Die IL-12p35/p40-/--Mäuse waren nicht zur Ausbildung von typischen Granulomen fähig. Bei ihnen kam es zu einer vermehrten Ansammlung von Kryptokokken fast ohne Entzündungszellen. IL-12p40 ist also für die Ausbildung einer zellulären Entzündungsreaktion notwendig. IL-12p40 ist auch für die Antikörperbildung gegen C. neoformans erforderlich. Die IL 12p35/p40-/--Mäuse waren kaum in der Lage, spezifische Antikörper gegen C. neoformans zu bilden. IL-12p75 ist für die Ausbildung einer Th1-Antwort notwendig. Infizierte Wildtyp-Mäuse produzierten doppelt soviel IgG2a, welches für ein Th1-Antwort typisch ist, wie die IL 12p35-/--Mäuse. Der intranasale Infektionsweg kommt der natürlichen aerogenen Infektion recht nahe. Deshalb wurde zusätzlich zur intraperitonealen Infektion - dieser Infektionsweg zur Untersuchung der Immunantwort gegen C. neoformans berücksichtigt. Auch bei intranasaler Infektion ist IL-12p75 für die Kontrolle der Keimbelastung der Organe notwendig. Interessanterweise war die Keimbelastung der Lunge bei den IL-12p35-/--Mäusen etwas höher als bei den IL-12p35/p40-/--Mäusen. Bei den Wildtypmäusen war die Dissemination der Kryptokokken aus der Lunge in die Milz und ins Gehirn gering. Ein Fehlen von IL-12p75 bewirkte allerdings eine Besiedlung besonders des Gehirns. Nach intranasaler Infektion kam es in der Lunge von Wildtyp-Mäusen zu atypischen Granulomen mit zentraler Einschmelzung von Gewebe und Kryptokokken. Diese Reaktion war bei den IL-12p35-/--Mäusen noch stärker ausgeprägt als bei den Wildtyp-Mäusen. Bei den IL-12p35/p40-/--Mäusen blieb eine Gewebsreaktion größerer Areale aus. Es waren nur eine Aktivierung des BALT zu sehen. IL-12p40 ist demnach auch nach intranasaler Infektion für eine zelluläre Entzündungsreaktion notwendig. Möglicherweise kann sich diese Eigenschaft von IL-12p40 bei intranasaler Infektion in einer immunpathologischen Reaktion äußern, die bei IL-12p35-/--Mäusen für eine massive Infiltration der Lunge mit Entzündungszellen verantwortlich ist. Der Gehalt an Kryptokokken-spezifischen Antikörpern war nach intranasaler Infektion fünf- bis zehnmal höher als nach intraperitonealer Infektion. Der intranasale Infektionsweg zeigte also eine wesentlich ausgeprägtere humorale Antwort. Der Typ der Immunantwort schien sich im Gegensatz zur intraperitonealen Infektion in Richtung Th2 (d. h. verstärkte Antikörperbildung) verschoben zu haben. Sowohl nach intraperitonealer wie auch nach intranasaler Infektion mit C. neoformans lassen sich die immunstimulatorischen Aktivitäten von IL-12p75 und von IL-12p40 nachweisen, auch wenn diese sich in Abhängigkeit vom Infektionsweg etwas unterschiedlich manifestieren. / To analyse the role of interleukin-12p75 (IL-12p75) and interleukin-12p40 (IL-12p40) in the defence against Cryptococcus neoformans (C. neoformans) a murine infection model was established and studied. Mice of wild-tpye 129Sv/Ev background as well as IL-12p35-/- and IL-12p35/p40-/- 129Sv/Ev mice were infected intraperitoneally or intranasally with C. neoformans. The differences between the immune response of these genotypes were analysed. Comparing wild-type and IL-12p35-/--mice allows for conclusions related to the importance of IL-12p75, comparing IL-12p40-producing IL-12p35-/- mice with IL-12p35/p40-/- mice shows the importance of IL-12p40. Fungal organ burden, serum antigen levels, inflammatory cell responses, and antibody production were examined. The fungal organ load in wild-type mice was smaller than in both mutant IL-12-/--mice. In wild-type mice fewer cryptococci were found in organs and less cryptococcal antigen in serum than in IL-12p35-/- and IL-12p35/p40-/- mice. This underlines the importance of IL 12p75 for the control of the infection with C. neoformans. In addition, IL-12p40 was found to have a similar but weaker role as IL-12p75 in protection against C. neoformans. In the absence of IL-12p40 IL-12p35/p40-/- mice developed higher antigen titers than IL-12p35-/- and wild-type mice. The host response against infection with C. neoformans is associated with granuloma formation. Recruitment of inflammatory cells to granulomas was altered in the absence of IL 12p75. In addition, IL-12p40 contributed significantly to granuloma formation since IL 12p35/p40-/- mice developed no or only very poor granulomatous responses. Therefore, IL 12p40 is required for inflammatory cell responses. IL-12p40 was also found to be required for antibody production against C. neoformans. Infected IL-12p35/p40-/--mice had only very low levels of specific antibodies against C. neoformans. IL-12p75 is known to be essential for protective Th1 response against intracellular microorganisms. Th1 responses are commonly associated with the production of IgG2a. Infected wild-type mice produced 2-fold higher IgG2a levels than IL-12p35-/--mice. To adapt the infection model more to the natural infection mode the intraperitoneal infection route was changed to an intranasal route. Following intranasal infection IL-12p75 also proved to be necessary for control of the fungal organ load. Interestingly the organ load was higher in IL-12p35-/--mice than in IL-12p35/p40-/-mice which suggest a role of IL-12p40 in cell recruitment. Following intranasal application of cryptococci fungal dissemination to spleen and brain was reduced as compared to the intraperitoneal infection route. Without IL-12p75 dissemination of C. neoformans to the brain occured. This shows that IL-12p75 is involved in control of dissemination from lung to brain. The inflammatory response of IL-12p35-/--mice was stronger than the tissue response of wild-type mice. The massive tissue reactions of IL-12p35-/--mice caused big areas of diffuse cellular infiltration in their lungs. In IL-12p35/p40-/--mice inflammatory responses could be observed only in the peribronchial tissue. This shows that IL-12p40 is not only needed for a cellular inflammatory response following intraperitoneal but also following intranasal infection. Following intranasal infection IL-12p40 can induce immunopathological effects. Intranasal infection of mice with C. neoformans resulted in five to ten times higher antibody responses than intraperitoneal infection. This suggests that intranasal infection of mice results in a more Th2-biased humoral response. In summary, these experiments show that besides IL-12p75 also IL-12p40 contributes to cellular immunity against C. neoformans. The immunostimulatory properties of both, IL 12p75 and IL-12p40, can be observed after intraperitoneal and intranasal infection routes with similar but also distinct manifestations.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:10972 |
| Date | 24 November 2003 |
| Creators | Wagner, Frank |
| Contributors | Universität Leipzig |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | English |
| Type | doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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