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Die Rolle von Virulenz-assoziierten Proteinen in der Wirtsspezifität von <em>Rhodococcus equi</em>
No full textRhodococcus equi ist ein Pathogen von jungen Pferdefohlen und immunsupprimierten Menschen. R. equi-Isolate aus verschiedenen Organismen enthalten verschiedene Virulenzplasmide. Als eine zentrale Virulenzeigenschaft kann R. equi die Reifung der es umgebenden Phagosomen in Makrophagen hemmen. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, welchen Einfluss verschiedene R. equi-Virulenzplasmide auf die Infektion verschiedener Säugerzellen haben. Die Resultate geben Einsicht in die Mechanismen, mit denen R. equi verschiedene Säugerspezies infizieren kann
Untersuchung der molekularen Interaktion endogener und synthetischer RNA mit dem zytosolischen Immunrezeptor RIG-I
No full textDie Helikase RIG-I spielt als zytosolischer Immunrezeptor eine zentrale Rolle bei der Abwehr der meisten hoch pathogenen RNA-Viren. RIG-I erkennt 5’triphosphorylierte doppelsträngige RNA (3P-dsRNA), wie sie bei der Replikation von Viren entsteht und initiiert durch Ausschüttung von Typ I Interferonen und Chemokinen eine antivirale Immunantwort. Bisherige Publikationen fokussierten lediglich die Struktur des RIG-I Liganden. Basierend auf kristallographischen Studien wurden mit 3P-dsRNA interagierende Aminosäuren der RIG-I–RNA-Bindedomäne (RD) identifiziert und deren biologische Relevanz in dieser Arbeit durch Mutationsanalysen evaluiert. Es konnte gezeigt werden, dass die Bindung von α- und β-Phosphat durch jeweils 2 basische Aminosäuren essentiell ist, wobei die Erkennung des γ-Phosphates lediglich für die RIG-I-Aktivierung bei niedrigen Ligandenkonzentrationen notwendig wird. Als zusätzlich obligatorische Kontakte für RIG-I-Aktivierung ergaben sich die Stacking-Interaktion einer aromatischen Aminosäure mit dem 5’ basengepaarten RNA-Terminus und die Bindung eines Internukleotidphosphates des RNA-Rückgrates. In der Kristallstudie konnte zusätzlich die hoch konservierte mit 3P-dsRNA interagierende Aminosäure His830 identifiziert werden. Ihr konnte eine immunregulatorische Rolle zugeordnet werden: endogene mRNA besitzt an ihrem 5’-Ende ein Triphosphat, das durch ein m7G-Cap modifiziert ist. Es konnte gezeigt werden, dass nicht, wie bisher angenommen, das m7G-Cap allein, sondern erst die für Vertebraten charakteristische 2’-OCH3-Gruppe am ersten Ribonukleotid (N1) endogene RNA immunologisch inert macht. Diese Immuntoleranz von endogener RNA mit 2’-OCH3-Gruppe an N1 wird durch His830 vermittelt, dessen sperrige Seitenkette die Interaktion 2’-modifizierter RNA mit RIG-I inhibiert. Untersuchungen an Gelbfieber-Virus ergaben, dass auch Viren diesen Mechanismus nutzen: verlieren sie die Kompetenz zur N1-2’-O-Methylierung, so erschwert dies kaum die Virusreplikation sondern resultiert in einer verstärkten RIG-I-abhängigen Immunantwort. Insgesamt konnten in dieser Arbeit damit sowohl neue Erkenntnisse in der RIG-I-Liganden-Interaktion auf struktureller Ebene erlangt, als auch ein neuer Toleranzmechanismus von RIG-I für endogene RNAs aufgedeckt werden. Zudem konnte geklärt werden, dass eine RIG-I-Aktivierung auch ohne Triphosphorylierung möglich ist, dabei aber niedrig affin abläuft und eine Sequenzspezifität auftritt. Diese neuen Erkenntnisse zusammen können in Zukunft genutzt werden um ein Molekül zu entwickeln, das eine gezielte kurativ Immunantwort in verschiedenen Tumorentitäten initiiert
<em>Salmonella</em>-specific CD4<sup>+</sup> T cells in the murine model of Salmonellosis
No full textSalmonella infection is a major cause of morbidity and mortality worldwide, which requires a deeper comprehension of the protective immune mechanisms, in order to develop more effective vaccines. While the importance of CD4+ T cells during Salmonellosis is well established, the specific antigenic targets, in vivo dynamics and phenotype of Salmonella-specific CD4+ T cells remain incompletely understood.
In this project, CD4+ T cell antigen targets were elucidated from a novel Salmonella-derived MHC class II immunopeptidome and their immunogenicity was validated in a murine model of Salmonellosis. Four antigens were selected for generating peptide:MHC class II tetramers. These tetramers facilitated the direct identification, enumeration and characterization of previously unreported Salmonella-specific CD4+ T cells during murine Salmonellosis. The selected antigenic targets varied in their immunogenicity as well as subcellular localization, expression levels and conservation of their source proteins, aimed at representing T cell responses to diverse antigens.
Remarkably, in some but not all animals, analysis of tetramer and TCRß staining revealed at least two distinct populations of specific CD4+ T cells, prompting investigation into TCR usage by single-cell RNA sequencing. This approach shed light on the reasons behind the existence of multiple populations and provided insights into the polyclonallity of Salmonella-specific CD4+ T cell responses.
Moreover, Salmonella-specific CD4+ T cells exhibited a T helper 1 effector phenotype with surface marker expression consistent with homing to the liver, a critical site of Salmonella infection. Intriguingly, Salmonella-specific CD4+ T cells were readily available for reamplification upon challenge with wild type Salmonella, if animals were previously vaccinated with an attenuated Salmonella strain, suggesting that the selected peptides may have vaccine potential.
Additionally, Salmonella overexpression mutants were generated, increasing the expression of one of the source proteins of the antigenic targets. When these mutants were used for infection experiments, the frequency of specific CD4+ T cells was increased, as did the frequency when multiple populations stained with a single tetramer were identified, without affecting the Salmonella-induced gross pathology. This approach offers new avenues for understanding the dynamics of Salmonella-specific CD4+ T cell responses and their modulation for therapeutic interventions.
Our results demonstrate the feasibility and utility of using immunopeptidomics and tetramer technology to study Salmonella-specific CD4+ T cell immunity in a murine model of Salmonellosis. Furthermore, the novel antigens and tetramers provide valuable tools for understanding the mechanism of protective immunity, paving the way for the urgently needed development of next-generation vaccine formulations against Salmonella infections
Dopamine dynamics in the basolateral amygdala during associative learning and exploration
No full textDopamine release in the basolateral amygdala (BLA) is thought to contribute to salience attribution and associative learning; yet its role during self-paced behaviours has remained unexplored. Using fibre photometry combined with the genetically encoded dopamine sensor dLight1.1, I monitored real-time dopamine dynamics in freely moving mice during discriminative fear conditioning, extinction, and multiple exploratory paradigms. By aligning signals to both sensory cues and pose-estimated behaviours, I show that BLA dopamine transients are evoked not only by aversive unconditioned (US) and conditioned stimuli (CS+), but also during self-paced exploratory behaviours such as open arm entries, head dips, and rearing. In contrast, dopamine release was suppressed during non-exploratory or defensive states. Critically, BLA dopamine release was independent of speed, indicating a state-reflective rather than a movement-driven signal. During target-directed exploration (i.e., object or social stimulus), I implemented a vector-based classification of body orientation and proximity, which revealed that dopamine release in the BLA scales with both proximity to and orientation towards the target. BLA dopamine was differentially modulated by stimulus identity, with proximity to objects evoking a stronger dopamine release compared to proximity to social targets. Sensory cues and behavioural states were hierarchically ranked by signal magnitude, with stronger dopamine signals for highly salient cues (e.g., US and CS+), intermediate for exploratory states, and suppressed during non-exploratory/defensive states. Notably, dopamine release during the predictive CS+ persisted in high fear state and decreased upon extinction, consistent with salience revaluation and an expectation-modulated teaching signal. Together, these results show that BLA dopamine can dynamically weigh external cues and internal states to guide adaptive behaviour. This function has broad implications for grasping how BLA dopamine may support flexible learning and state regulation, and how its dysregulation may contribute to psychiatric disorders such as post traumatic stress disorder (PTSD) and anxiety
Risikofaktoren der Brushitsteinbildung
No full textZiel der Untersuchung war es Risikofaktoren der Brushitsteinbildung zu identifizieren und den Einfluss der Ernährung zu ermitteln. Dafür wurden metabolische und ernährungsbedingte Daten sowie die 24-Stunden-Urine von 65 Brushitsteinpatienten unter individueller Kostform sowie unter ausgewogener Mischkost untersucht. Nach Eintritt einer stabilen Stoffwechsellage wurden verschiedene Stoffwechseltests durchgeführt (Ammoniumchlorid- und Calcium-Belastungstest, Oxalat-Absorptionstest). Unter der individuellen Kostform zeigte sich bei allen Brushitsteinpatienten mindestens eine Auffälligkeit im 24-Stunden-Urin. Neben einem zu geringen Harnvolumen (26,2 %) wiesen die Patienten eine Hypocitraturie (32,3 %), eine Hyperphosphaturie (43,1 %) sowie einen erhöhten pH-Wert im Urin (61,5 %) auf. Eine Hypercalciurie ≥ 5 mmol/l lag bei den meisten Patienten (84,6 %) vor. Die häufigste Ursache der Hypercalciurie war in ca. 40 % der Fälle die idiopathische Form, gefolgt von absorptiver (32 %) und renaler (28 %) Hypercalciurie. Die Hypocitraturie wurde als ernährungsunabhängiger Risikofaktor der Brushitsteinbildung identifiziert. Eine inkomplette distal renal tubuläre Azidose lag bei 46,8 % der Brushitsteinbildner vor. Patienten mit inkompletter distal renal tubulärer Azidose wiesen keine höhere relative Übersättigung im Urin mit Brushit als Patienten ohne renal tubuläre Azidose auf. Die Ernährung mit einer ausgewogenen Mischkost führte zu einem signifikanten Rückgang der relativen Übersättigung des Urins mit Brushit, Calciumoxalat und Apatit. Die Abnahme war am ehesten durch die verringerte Ausscheidung von Calcium, Phosphat und Oxalat bedingt. Von den Patienten mit durchgeführtem Oxalat-Absorptionstest zeigten 41,2 % eine Oxalathyperabsorption, wobei Oxalatausscheidung und Oxalatabsorption positiv korrelierten. Calciumoxalat war bei etwa der Hälfte der untersuchten Steine eine Mischkomponente neben Brushit. Die vorliegenden Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung einer ausgewogenen Mischkost, der aufgrund ihres positiven Einflusses eine zentrale Rolle in der Rezidivprävention der Brushitsteinbildung zukommt
Characterizing a novel hepatic NK-like T cell population and defining its function during antiviral immune response
No full textThe family of NK-like (NK1.1+) T cells is extremely heterogeneous, with the most predominant members being the type-I and type-II NKT cells. In addition to that, other unconventional T cells, like gamma-delta T and MAIT cells can upregulate NK1.1. Here, we have identified a novel hepatic population of NK1.1+TCRbeta+ cells, distinct from other T cell subsets in the liver, which we termed as NKT-like cells (NLCs).
Unlike NKT cells, NLCs lack PLZF and can develop in the absence of CD1d molecule. Strikingly, their development is also unaffected in complete MHC deficient and germ-free mice. Phenotypic characterization revealed that NLCs express the CD8alpha-alpha homodimer and that they are decorated with many NK-related molecules such as Fcer1g, CD244a, and CD160, compared to other hepatic T cells. Additionally, T-bet and Helios are highly enriched transcription factors in the NLCs. Based on their transcriptomic signature, we identified them in human livers as well.
Adoptive transfer experiments demonstrated that they derive from thymic PD1+CD4-CD8- T cell progenitors, which will acquire the NK1.1 expression and their mature phenotype in the liver. TCR sequencing revealed that the NLCs have a highly variable TCR, which is functional as indicated by In-vitro stimulation experiments. Compared to other T cells, NLCs respond strongly to IL15 and IL18 stimulation by producing high levels of Granzyme B and various chemokines.
Lastly, we showed that NLCs are rapidly activated during LCMV infection, indicated by their expansion and upregulation of their effector molecules Granzyme B and CCL5. Notably, at day 3 post-infection they expressed higher levels of Granzyme B compared to other T cells and even NK cells. In line with this, we showed that they are able to kill LCMV infected cells in vitro. Nonetheless, during chronic infection with LCMV, their numbers dramatically decrease.
Overall, our work by shedding light on the heterogeneity of NK-like T cells enabled the identification a novel hepatic subset with unique properties and potent antiviral function
Leveraging prime editing to model the impact of oncogenic signalling on melanoma plasticity
No full text(noch nicht zugänglich / not yet accessible
Synthetic diets exacerbate auto-immunity in mice : EAE stage resolved proteomic immune cell characterization
No full textWestern diet (WD)-associated non-communicable diseases (NCDs), including metabolic syndrome, and neurodegenerative conditions like multiple sclerosis (MS), are leading causes of death in the Western world. Although our knowledge of MS etiology has advanced, further insights into host-diet interactions are crucial to unravel the complex mechanisms driving MS. Additionally, our understanding of time-resolved specific contributions of myeloid cells during neurodegeneration is limited.
We study how dietary intervention impacts experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) pathophysiology in mice. Intriguingly, our data show that synthetic Western diet (WD) or synthetic control diet (CD) exposure exacerbates EAE severity, compared to chow diet-fed mice. Rather than weight gain, we identify reduced fiber availability and consequently systemically reduced short-chain fatty acid (SCFA) levels as primary drivers of disease exacerbation. Pathophysiologically this is reflected by increased infiltration of Th17 and GM-CSF+ T cells into the spinal cord of synthetic diet-fed mice, along with decreased circulating Ly6Chi monocytes and a marked expansion of microglia and macrophages at the peak of EAE symptoms. Additionally, synthetic diets diminish the number of Tregs in the spinal cord during peak EAE. Supplementation with the SCFA butyrate significantly reduces EAE scores in WD-fed and, particularly, CD-fed mice.
Finally, we use high-sensitivity liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) to map the trajectory of myeloid cell-type specific protein expression throughout EAE. We identify Ly6Chi monocytes to acquire an EAE stage-specific proteome only upon spinal cord infiltration. Using lineage tracing to separate tissue-resident macrophages from invading, we reveal that microglia engage reparative metabolic pathways, while monocyte derived macrophages maintain inflammatory signaling even after clinical peak. We show the retention of myelin as well as lipid and cholesterol associated proteins in tissue-resident and peripheral phagocytes, and the acquisition of a foam-cell associated proteome. Treatment of mice with the cholesterol efflux transporter cyclodextrin reduces EAE severity. Consequently, our study highlights both cyclodextrin and butyrate as promising therapeutic candidates with potential translational significance for human health
Einfluss akuter körperlicher Belastung unterschiedlicher Intensität auf Pattern Separation und hippokampale Konnektivität bei Ausdauersportlern
No full textWelche Akuteffekte hat körperliche Aktivität auf die funktionelle Konnektivität des Hippokampus und dessen Fähigkeit zur Pattern Separation? Nach der Inverted-U-Hypothesis (anti-u-förmiger Verlauf der kognitiven Leistungsfähigkeit in Zusammenhang mit dem Level der Aktivierung) profitieren kognitive Fähigkeiten im Allgemeinen am ehesten von moderater körperlicher Aktivität. Falls sich die Drive-Theory (je mehr Aktivierung, desto besser das Resultat) bewahrheitet, steigt die Wirkung mit der erbrachten Leistung.
In unserer Studie erzielten junge, gesunde, männliche Athleten nach einer niedrig-intensiven Trainingseinheit signifikant bessere Ergebnisse bei einem Test, der Pattern Separation untersuchte. Die parallel untersuchten bildgebenden Daten aus resting state fMRT Aufnahmen zeigten bei Kontrastierung von niedrig-intensiver Trainingseinheit und Kontroll-Bedingung, dass CA3-Region und GD – als zentrale Substrukturen für Pattern Separation – ebenso von prä-interventionell zu post-interventionell eine signifikante (p ≤ 0,001) durch körperliche Aktivität getriggerte Steigerung der intrinsischen funktionellen Konnektivität aufwiesen.
Nach hoch-intensiver Belastung zeigen die Daten des kognitiven Tests zur Quantifizierung der Pattern Separation prä- und post-interventionell zwar keine signifikanten Unterschiede, jedoch stieg die Präzision in den gemittelten Absolutwerten.
Am Tag der Kontroll-Bedingung (keine körperliche Aktivität, lediglich auf dem Fahrrad sitzend) änderten sich die Ergebnisse hinsichtlich Pattern Separation nicht. Allerdings wurde die Wiedererkennung bereits gezeigter (gleicher) Bilder prä- zu post-interventionell signifikant schlechter.
Im Hinblick auf die beiden oben genannten Theorien sind die Ergebnisse wie folgt einzuordnen: Moderate Intensität bietet das stärkste förderliche Potenzial (passend zur Inverted-U-Theory). Nach hoch-intensiven Einheiten zeigten sich keine Unterschiede in der Performance, sodass weder die Drive-Theory (würde die größte Steigerung erwarten) noch die Inverted-U-Theory (würde eine ähnliche Abnahme wie nach der Kontrollbedingung erwarten) zu den Beobachtungen passen. Während Langzeiteffekte von körperlicher Aktivität bei jungen Erwachsenen mit hippokampaler Volumenzunahme und Steigerung von Pattern Separation schon einige Male untersucht wurden, finden sich zu Akuteffekten nur vereinzelt Studien. Das resting-state-fMRT wurde in dem Zusammenhang bislang nicht genutzt. Ergänzende Untersuchungen an Frauen, Kindern, Erkrankten, Untrainierten, Älteren und mit insgesamt größeren Stichproben sind notwendig, um das vollständige Potenzial von körperlicher Aktivität zu verstehen und optimale Empfehlungen abgeben zu können
Sport bei der emotional instabilen Persönlichkeitsstörung : Wie wirkt sich eine einmalige Sportintervention verschiedener Intensitäten auf psychologische und physiologische Marker von Stress, Kognition und Emotionalität aus?
No full textPathologien im affektiven, kognitiven und interpersonellen Verhalten sind typische Symptome bei Betroffenen der emotional instabilen Persönlichkeitsstörungen (BPS) (WHO, 2022). Auf Grund des hohen Leidensdrucks und häufiger psychiatrischer Komorbiditäten macht diese Patient*innengruppe mit 20-49 % einen großen Anteil der stationär psychiatrisch Behandelten aus (Koch et al., 2019). Die Kausalität der Erkrankung ist noch nicht vollständig verstanden und lässt sich bislang am besten durch ein bio-psycho-soziales Modell erklären (Lieb und Stoffers-Winterling, 2020). Neurologisch zeigen sich Auffälligkeiten im präfrontalen Kortex, welche Gemeinsamkeiten mit Gehirnveränderungen bei Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivität-Syndrom (ADHS) aufweisen (Mehren et al., 2020). Im Mittelpunkt der Therapie stehen derzeit psychotherapeutische Ansätze. Im Rahmen dieser sollen von den Betroffenen individuelle Formen der Stressbewältigung erlernt werden (Klein & Klein, 2021; Lieb und Stoffers-Winterling, 2020).
Diese Studie befasst sich mit der Wirksamkeit von Sport als potenziell ergänzender Therapiebestandteil. Sie widmet sich der Frage, inwiefern eine einmalige Sportintervention verschiedener Intensität eine Auswirkung auf psychologische und physiologische Marker von Stress, Kognition und Emotionalität bei Proband*innen mit BPS hat.
Anhaltspunkte für die Annahme, den Betroffenen mit derartigen Interventionen helfen zu können, finden sich unter anderem bei den Überschneidungen zu ADHS. Hier konnte gezeigt werden, dass vor allem moderates Training zur Linderung der Symptome führen kann (Mehren et al., 2020). Positive Effekte kardiovaskulären Trainings lassen sich auch bei weiteren psychiatrischen Krankheitsbildern zeigen. So gilt Sport beispielsweise als protektiver Faktor gegen Depressionen, Suizidalität und Angstzustände (Babiss und Gangwisch, 2009; Silverman und Deuster, 2014).
Im Rahmen dieser Arbeit konnte mit zwei Pilotstudien ein Studiendesign validiert werden und ein Testlauf der resultierenden Studie lieferte erste deskriptive Beobachtungen zu Effekten einer einmaligen Sportintervention. Vor und nach 30-minütigem Spinning-Training beziehungsweise einer Film-Kontrollintervention erfolgte die Erhebung psychischer und physischer Messwerte: Die Stresslevel wurden subjektiv anhand einer analogen Stressskala und physiologisch über Cortisol und a-Amylase im Speichel gemessen. Die Impulskontrolle und die Reaktionszeiten wurden im Rahmen eines emotionalen sowie eines kognitiven Stroop-Tests erfasst. Die Gefühlslage wurde mittels “Positive And Negative Affect Schedule” (PANAS) erhoben.
Deskriptiv ließ sich Folgendes beobachten: Die Sportintervention minderte seltener den positiven Affekt als die Filmintervention. Tendenziell waren die Interferenzeffekte nach Sportintervention geringer und die Reaktionszeit auf inkongruente Reize war durch Sportintervention besonders beeinflusst. Die ausgeprägtesten Veränderung des Cortisols im Speichel waren nach intensivem Training zu beobachten.
Da die in dieser Arbeit vorgestellte Kohorte nur insgesamt zwölf Proband*innen einschließen konnte, muss die Auswertung der größeren Stichprobe abgewartet werden, um abschließende Aussagen treffen zu können. Die Weiterführung des Projekts mit zusätzlichen BPS-Patient*innen und Ergänzung durch gesunde Kontrollen wird bereits umgesetzt