Immune modulation by parasites

Abstract

Die Infektion mit Schistosoma mansoni resultiert in einer Th2-Immunantwort mit Eosinophilie und erhöhtem IgE-Titer, wobei der wasserlösliche Extrakt der S. mansoni Eier (SEA) ausreicht um diese Reaktion auszulösen. In der vorliegenden Arbeit konnte demonstriert werden, dass sich IL-4-produzierende CD4+ T-Lymphozyten in Zellkulturen mit SEA-konditionierten Dendritischen Zellen (DCs) trotz gleichzeitig vorkommenden IFN-gamma entwickeln und SEA die Expression von Faktoren in DCs, die üblicherweise mit einer Th1-Antwort einhergehen, auf Transkriptions- und Proteinebene selektiv hemmt. Um den Faktor aus S. mansoni Eiern zu isolieren, der zur Expression von IL-4 in CD4+ Zellen und zur Inhibition von IL-12 in DCs führt, wurde eine Gelfiltrationschromatographie der exkretorisch/sekretorischen Ei-antigene (ES) durchgeführt und die Fraktionen in vitro getestet. Darin wurde gezeigt, dass Fraktionen mit einer Proteinbande von 30 kD die Expression von IL-4 in CD4+ Zellen induzieren. Dieses ES-Protein wurde durch N-terminale Sequenzierung als hepatotoxische Ribonuclease Omega-1 identifiziert, welches ebenfalls die Expression von IL-12 in DCs inhibiert und die Produktion von IL-4 in CD4+ Zellen bei einer 10-fach geringeren Proteinkonzentration als mit dem Kontrollansatz SEA induziert. Zudem sollte untersucht werden, inwieweit Toll-like Rezeptoren in der Generierung einer Th2 Antwort gegen schistosomale Antigene involviert sind. Dazu wurden TLR2-, TLR3-, TLR4- und MyD88-defiziente Mäuse mit S. mansoni infiziert und immunologische und pathologische Daten in der akuten und chronischen Phase der Infektion analysiert. Demnach sind TLR2, TLR3, TLR4 und MyD88-abhängige Signaltransduktionswege nicht für eine-Th2 Antwort notwendig, jedoch ist letzteres Molekül in der Ausprägung der typischen Leberfibrose involviert.

Infection with Schistosoma mansoni results in the induction of a Th2 immune response, eosinophilia and increased levels of IgE. The water-soluble extract of S. mansoni eggs (SEA) is sufficient to promote TH2 polarization in a dendritic cell-dependent manner. In this thesis, it was demonstrated that IL-4+ CD4+ cells emerge in cultures with SEA-conditioned dendritic cells (DCs) in the presence of IFN-gamma and that SEA inhibits selectively the expression of IL-12 and co-stimulatory markers in DCs on the transcriptional and protein level. To identify the putative protein in S. mansoni eggs mediating a Th2 induction, a gel filtration chromatography of the excretory/secretory egg antigens (ES) was conducted and the fractions tested in vitro. Fractions containing a single band of 30 kD were sufficient to promote IL-4 induction in naïve CD4+ cells. Using N-terminal sequencing this ES-protein was identified as the hepatotoxic S. mansoni ribonuclease omega-1 which displayed both biological functions observed with SEA: inhibition of IL-12 in LPS-stimulated DCs and induction of IL-4+ CD4 cells at a 10 fold lower protein concentration than SEA. In order to understand, if the innate immune receptors TLR2, TLR3, TLR4 or the TLR adaptor molecule MyD88 are involved in the generation of the Th2 response against schistosomal antigens, the respective knock out mice were infected and immunological and pathological parameters were analyzed during acute and chronic phase of infection. This study showed that during S. mansoni infection TLR2, TLR3, TLR4 and TLR activation through the MyD88-dependent pathway are neither required for the induction (priming and polarization) nor for the down-regulation of Th2 responses, however, the fibrotic response against S. mansoni eggs was significantly reduced in MyD88-deficient mice suggesting a detrimental role of this pathway in liver pathology.