Heterogenität respiratorischer Leukozyten-Subpopulationen unter besonderer Berücksichtigung dendritischer Zellen in Inzuchtmausstämmen im gesunden Tier und unter Infektionsbedingungen

Abstract

In dieser Arbeit wurden die Heterogenität und Modulation der respiratorischen Zellpopulationen unter nichtinfektiösen Bedingungen in Inzucht-Mausstämmen sowie unter infektiösen Bedingungen während einer bakteriellen Pneumonie analysiert. Der deskriptive Teil der Arbeit liefert eine Grundlage sowie Vergleichswerte für weitergehende funktionelle Studien, die sich mit der Lungenphysiologie unter gesunden und inflammatorischen Bedingungen befassen. Die Unterschiede in den respiratorischen Immunantworten der verschiedenen Inzucht-Stämme, die in der Literatur immer wieder dokumentiert wurden, sind offensichtlich zu einem nicht unerheblichen Teil auf die quantitative und funktionelle Variabilität der leukozytären Subpopulationen zurückzuführen. Es ist die erste Arbeit, die DC, Makrophagen und innate Leukozyten quantitativ sowie deren Zytokinproduktionspotential vergleicht. Für die quantitativ optimale Gewinnung von respiratorischen Immunzellen aus Mausgewebe bieten die Ergebnisse ebenfalls eine Grundlage. Die Methodik wurde weiterführend zur Analyse der gram-negativen Pneumonie (Klebsiella pneumoniae) eingesetzt. In dieser wurden die Veränderungen der großen respiratorischen Leukozytenpopulationen sowie im Besonderen der Dendritischen Zellpopulationen unter inflammatorischen Bedingungen näher untersucht. Von besonderem Interesse ist hierbei die festgestellte ausgeprägte Heterogenität in der Gruppe der respiratorischen DC, unter denen vor allem die pDC in zukünftigen Projekten auf funktioneller Ebene näher untersucht werden sollten. Die Immunantwort während einer Klebsiella Pneumonie ist dabei modulierbar. Therapeutika, die durch den TLR-Signalweg wirken, haben einen deutlichen Einfluss auf die Zytokinausschüttung respiratorischer Leukozyten gezeigt. Ausgehend von diesen Ergebnissen könnten sich Ansätze für alternative Behandlungsstrategien für bakterielle Pneumonien ergeben, die angesichts zunehmender Antibiotika- Resistenzen nötig werden.

It is the aim of this project was to analyze the heterogeneity and modulation of respiratory leukocyte subsets in the most important inbred mouse strains under non-infectious conditions as well as in the model of gram-negative pneumonia. To elucidate the role of respiratory dendritic cells was of particular importance in this context. The results of the descriptive part provide reference values for further functional studies on the field of inflammation in the lung and lung physiology in general. The study shows major differences in the quantity and quality of respiratory immune response in different mouse strains as described before in the literature. This results apparently from genetically variance causing quantitative and functional differences among leukocyte subpopulations in the mouse lung. As far as we know this is the first work describing quantitative differences between mouse inbred strains regarding dendritic cells, macrophages as well as innate leukocytes and analyzing their specific cytokine potential. Furthermore this study provides basic data for optimal selection of inbred mice representing human phenotypes and to plan the setup of ex vivo experiments using extremely rare lung leukocyte subsets. The method of multicolor-FACS-analysis was used to further investigate lung leukocyte subsets in the context of gram-negative pneumonia (Klebsiella pneumonia). Quantitative changes of leukocyte subpopulations with special consideration of respiratory dendritic cell subsets during progressive inflammation were analyzed in detail. Attention should be paid to the distinct quantitative and functional heterogeneity among the populations of respiratory dendritic cells. Based on the data of the thesis submitted herewith the role of pDC could be of particular interest in prospective functional studies.Furthermore, the inflammatory immune response during Klebsiella pneumonia can bemodulated by TLR-signaling molecules. The study shows a distinct influence of therapeutics on cytokine production of respiratory leukocytes. In the face of emerging bacterial resistance against antibiotic therapy these data couldprovide an approach to alternative treatment strategies of bacterial pneumonia.