Streptococcus pneumoniae ist die häufigste Ursache für ambulant erworbene Pneumonien weltweit. Daher müssen die Wirts-Pathogen-Interaktionen erforscht werden, um neue Therapiestrategien zu entwickeln. In dieser Studie habe ich 1. den Typ I Interferon (IFN)-stimulierenden Signalweg des angeborenen Immunsystems in Pneumokokken-infizierten Wirtszellen sowie 2. dessen Bedeutung in der Pneumokokkenpneumonie untersucht. Humane und murine Makrophagen, aber nicht alveolare Epithelzellen, produzierten Typ I IFNs nach Infektion mit S. pneumoniae. Dieses war abhängig vom Virulenzfaktor Pneumolysin und erforderte sowohl die Phagozytose der Bakterien als auch die Ansäuerung der Endosomen. Die Induktion der Typ I IFNs wird durch einen zytosolischen Signalweg vermittelt, welcher wahrscheinlich DNA erkennt und sowohl das Adapterprotein STING als auch den Transkriptionsfaktor IRF3 aktiviert. Typ I IFNs, welche von infizierten Makrophagen gebildet wurden, regulierten die Expression von IFN-stimulierten Genen (ISGs) und Chemokinen in Makrophagen und co-kultivierten alveolaren Epithelzellen in vitro und in Mauslungen in vivo. In einem murinen Pneumoniemodell hatten die Typ I IFNs jedoch einen negativen Effekt für den Wirt. Mäuse mit einem Defekt im Typ I IFN-Rezeptor oder mit einem Knockout im Typ I und Typ II IFN-Rezeptor hatten eine signifikant geringere Bakterienlast in der Lunge und eine verminderte Reduktion der Körpertemperatur und des Körpergewichtes als wild-typ Mäuse. Diese Effekte waren nicht durch Änderungen in der Zellrekrutierung oder durch Änderungen der Zytokin-/Chemokinexpression erklärbar. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass Typ I IFNs durch Pneumokokken induziert werden, aber dass sie trotz einiger positiver Effekte auf die Expression von ISGs einen negativen Gesamteffekt in einem murinen Pneumoniemodell aufweisen. Ein detailliertes Verständnis der Typ I IFN-Antwort während der Pneumokokkeninfektion kann die Entwicklung neuer Therapiestrategien unterstützen. / Streptococcus pneumoniae is the leading cause of community-acquired pneumonia world-wide. A detailed understanding of the host-pathogen interactions is required in order to foster the development of new therapeutic strategies. Here, I (I) characterized an innate immune recognition pathway that senses pneumococcal infection and triggers the production of type I interferons (IFNs), and (II) examined the role of type I IFNs in pneumococcal pneumonia in mice. Human and murine macrophages, but not alveolar epithelial cells, produced type I IFNs after infection with S. pneumoniae. This induction was dependent on the virulence factor pneumolysin, the phagocytosis of the bacteria, and the acidification of the endosome. Moreover, it appeared to be mediated by a cytosolic DNA-sensing pathway involving the adaptor molecule STING and the transcription factor IRF3. Type I IFNs produced by S. pneumoniae-infected macrophages positively regulated the expression of IFN-stimulated genes (ISGs) and chemokines in macrophages and co-cultured alveolar epithelial cells in vitro and in mouse lungs in vivo. However, in a murine model of pneumococcal pneumonia, type I IFN signaling was detrimental to the host defense. Mice deficient in the type I IFN signaling or double deficient in type I and type II IFN signaling had a significantly reduced bacterial load in the lung and a diminished reduction of body temperature and body weight compared to wild-type mice. The decreased susceptibility of the knockout mice was unlikely to be attributable to alterations in cell recruitment or cytokine/chemokine production. In conclusion, type I IFNs are induced during pneumococcal infection. However, despite their positive effects on the expression of some ISGs and chemokines, they negatively affect the outcome of pneumococcal pneumonia in an in vivo mouse model. Targeting the type I IFN system could potentially be an effective way in enhancing the immune response in patients with S. pneumoniae pneumonia.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/17184 |
| Date | 25 June 2012 |
| Creators | Koppe, Uwe Moritz Eberhard |
| Contributors | Zychlinsky, Arturo, Opitz, Bastian, Schumann, Ralf |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | Namensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Keine Bearbeitung, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/ |
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