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Roeder, Alexander (2004): Untersuchung der Interaktion von Makrophagen mit dem humanpathogenen Hefepilz Candida albicans: Toll-like Rezeptoren und NF-кB Aktivierung. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

Der opportunistisch humanpathogene Hefepilz Candida albicans gehört bei vielen gesunden Menschen zur mikrobiellen Schleimhautflora, kann jedoch bei abwehrgeschwächten Patienten oberflächliche Infektionskrankheiten sowie lebensbedrohliche Organmykosen verursachen. Obwohl der Immunstatus des Wirtes für eine Infektion mit diesem Erreger von entscheidender Bedeutung ist, trägt auch eine Reihe von Virulenzfaktoren, insbesondere die sekretorischen Aspartatproteasen (Saps), zur Pathogenität von C. albicans bei. Die angeborene Immunität ist in der Lage, derartige Pathogene schon beim Erstkontakt zu erkennen und zu bekämpfen. Haupteffektoren dieser schnellen, angeborenen Immunantwort sind Makrophagen und neutrophile Granulozyten. Mitglieder der Toll-Proteinfamilie, sogenannte Toll-like Rezeptoren (TLRs), wurden kürzlich als Rezeptoren auf diesen Immunzellen in Säugern identifiziert. Sie erkennen unterschiedliche Erreger anhand von in der Evolution hoch konservierten Strukturen, den Pathogen-assoziierten molekularen Mustern (PAMPs), was zur Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-кB und zur Freisetzung von Zytokinen führt. Sowohl TLR2 als auch TLR 4 wurden kürzlich für die Erkennung von C. albicans diskutiert. Zielsetzung dieser Arbeit war es, die Interaktion von Makrophagen mit C. albicans im Hinblick auf die Aktivierung von Toll-like Rezeptoren und die nukleäre Translokation von NF-кB zu untersuchen. Neben dem lebenden C. albicans-Isolat wurden zudem drei weitere Präparationen untersucht: Mit den Antimykotika (AM) Amphotericin B, Nystatin und Itraconazol vorbehandelte Keime, durch Hitze inaktivierte Keime sowie Sap-inaktivierte Keime. Die Zellstimulationsexperimente wurden mit murinen Wildtyp-Makrophagen, TLR2- bzw. TLR4- defizienten Einzelknockoutmutanten und mit TLR2/4-Doppelknockoutmutanten durchgeführt. Die TLR-vermittelte Aktivierung von NF-кB wurde mit Gelshifts (EMSA) nachgewiesen. Mit Western Blots wurden die intrazellulären Signaltransduktionswege untersucht. Der Hitze-inaktivierte Stamm bewirkte keine Translokation von NF-кB in Wildtyp-Makrophagen. Eine Inhibition der Saps bewirkte keine Abschwächung der NF-кB Induktion, so dass im Umkehrschluss dieser bedeutende Virulenzfaktor die TLR-vermittelte NF-кB Aktivierung nicht beeinflusst. Der lebende Stamm benutzte sowohl TLR2 als auch TLR4 für die Induktion von NF-кB. Nach Vorstimulation der Makrophagen mit Interferon-γ ließ sich jedoch eine klare TLR2-Abhängigkeit – unabhängig von TLR4 – in der Aktivierung von NF-кB und in der Induktion von TNF-α zeigen. In beiden Fällen wurden die Makrophagen erst ab einer Candida-Dichte von 106 Zellen pro 100 µl PBS stimuliert. Für den AM-vorbehandelten Stamm ergab sich eine deutliche TLR2-Abhängigkeit in der Regulation von NF-кB, welche durch die Präinkubation der Makrophagen mit IFN-γ nicht beeinflusst wurde. AM-vorbehandelte Keime konnten NF-кB in den Makrophagen erst ab einer Dichte von 107 Zellen pro 100 µl PBS aktivieren. Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse, dass lebende und AM-vorbehandelte Keime im Gegensatz zur Hitze-inaktivierten Präparation und zu den Saps relevante PAMP-Strukturen für eine TLR-vermittelte NF-кB Hochregulation besitzen. Die Beteiligung beider Rezeptoren, TLR2 und TLR4, belegt beim lebenden Stamm das Konzept, dass immunkompetente Zellen sich mehrerer TLRs bedienen, um die Immunantwort möglichst spezifisch und fein zu regulieren. Beim AM-vorbehandelten Stamm scheint den Antimykotika Amphotericin B, Nystatin und Itraconazol eine besondere Rolle zuzukommen, da diese die Integrität der Pilzmembran stören und somit TLR2-aktivierende PAMPs aus Zellwand und/oder Zytosol freisetzen. Neben dem direkten Effekt auf die Pilzmembran kommt es somit zusätzlich zu einer indirekten, TLR2 vermittelten Stimulation der Makrophagen. Untersuchungen der Signaltransduktion (Stimulation von Wildtyp-Makrophagen mit dem AM-vorbehandelten C. albicans-Isolat) ergaben eine vorübergehende, zeitlich eng begrenzte Induktion von NF-кB, die durch den Inhibitor IкB-α reguliert wird. Gleichzeitig wurden im zeitlichen Verlauf der Stimulation auch MAP Kinasen (ERK, p38, JNK) und c-Jun, eine Subeinheit des Transkriptionsfaktors AP-1, phosphoryliert. Diese simultane Aktivierung beider Transkriptionsfaktoren weist auf eine feinregulierte Immunantwort der Makrophagen gegenüber C. albicans hin und legt zudem einen Cross-Talk zwischen NF-кB und AP-1 nahe.