Titelaufnahme

Titel
Ontogenese der inflammatorischen Immunantwort in humanen Nabelschnurendothelzellen
Weitere Titel
Ontogeny of the Inflammatory Immune Response in Human Umbilical Vein Endothelial Cells
VerfasserMuck, Martina
GutachterMitterer, Gerfried
Erschienen2016
Datum der AbgabeJuni 2016
SpracheEnglisch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Immunsystem Neugeborener / Immunsystem Frühgeborener / inflammatorische Immunantwort Frühgeborener / HUVEC / HUVEC Zytokinproduktion / HUVEC Oberfächenrezeptorexpression / HUVEC Flow Chamber
Schlagwörter (EN)neonatal immune system / preterm immune system / preterm inflammatory immune response / HUVECs / HUVEC cytokine production / HUVEC surface receptor expression / HUVEC flow chamber
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der inflammatorischen Immunantwort von aus der Nabelschnurvene isolierten Endothelzellen (HUVECs) von Früh- und Reifgeborenen. Sie hat das Ziel, potenzielle Unterschiede und die Entwicklung der Immunantwort von Endothelzellen (EZ) zu untersuchen.

EZ üben viele essentielle Funktionen im menschlichen Körper aus. Sie bilden eine semi-permeable Barriere zwischen Blut-und Lymphgefäßen und dem umliegenden Gewebe, tragen zur Regulierung von Blutdruck, Blutgerinnung und Angiogenese bei, und spielen außerdem eine wichtige Rolle in der Immunantwort gegen verschiedenste Erreger. EZ produzieren proinflammatorische Zytokine, Chemokine und Wachstumsfaktoren und ermöglichen das Wandern von Immunzellen aus dem Gefäß in verletztes oder infiziertes Gewebe durch Expression von Adhäsionsmolekülen.

Derzeit gibt es nur wenige Informationen über die Funktionalität von EZ frühgeborener Kinder und deren Rolle im Immunsystem, das eine generelle Unreife sowohl in der angeborenen als auch der adaptiven Immunantwort zeigt. Aus diesem Grund untersuchten wir die inflammatorische Immunantwort EZ Reif- und Frühgeborener, indem wir die Oberflächenrezeptorexpression und Chemokinproduktion nach Stimulation mit TNF-α, IL-1β oder LPS analysierten. Die Expression der Oberflächenrezeptoren CD31, CD54, CD62E, CD106 und CD142 wurde mittels Durchflusszytometrie gemessen. CD31 wurde als Endothelzellmarker gemessen. Die Expression von CD54 (ICAM-1), CD62E (E-Selectin) und CD106 (VCAM-1) war in diesem Experiment nach Stimulation mit TNF-α oder IL-1β stark erhöht. LPS-Stimulation führte zu einer bedeutend niedrigeren Rezeptorexpression als die anderen Stimulanzien. Es konnten nur kleine Unterschiede zwischen der Expression dieser Moleküle auf HUVECs Frühgeborener und Reifgeborener festgestellt werden. CD142 (Tissue Factor) war im Vergleich zu den anderen Adhäsionsmolekülen weniger stark exprimiert. Die Expression von CD142 war nach TNF-α oder IL-1β-Stimulation signifikant erhöht, nicht aber nach LPS-Stimulation. Die Expression der Rezeptoren CD120a (TNFR1), CD120b (TNFR2) und CD284 (TLR4) auf unstimulierten HUVECs von Früh- und Reifgeborenen wurde ebenfalls mittels Durchflusszytometrie bestimmt. Auch hier wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen der Expression auf HUVECs Früh- und Reifgeborener gefunden.

Die Produktion der Chemokine CCL2 (MCP-1), CCL5 (RANTES), CXCL8 (IL-8) und CXCL10 (IP-10) wurde nach Stimulation mit TNF-α, IL-1β oder LPS in drei verschiedenen Konzentrationen mit einem CBA-Assay bestimmt. Die Produktion von MCP-1 und IL-8 war nach Stimulation mit TNF-α, IL-1β oder LPS in allen Konzentrationen signifikant erhöht, auch wenn LPS-Stimulation zu im Vergleich niedrigeren Werten führte. RANTES wurde ebenfalls von allen HUVECs produziert, aber die Produktion wurde durch keine Stimulanzien signifikant erhöht. IP-10 wurde von HUVECs Reifgeborener nach TNF-α-Stimulation in signifikant größeren Mengen produziert als von unstimulierten HUVECs. Auch in diesem Experiment wurden keine starken Unterschiede in der Antwort auf Stimulation zwischen EZ Reif- und Frühgeborener gefunden.

Zusammenfassend lässt sich sagen dass in unseren Experimenten die inflammatorische Immunantwort Frühgeborener im Vergleich zu Reifgeborenen nicht signifikant schwächer war. Da diese Arbeit nur einen kleinen Teil der Funktionalität von EZ in der Immunantwort Frühgeborener untersucht, gibt es auf diesem Gebiet noch viele offene Fragen, die durch weitere Forschungsarbeiten in der Zukunft beantwortet werden müssen.

Zusammenfassung (Englisch)

This thesis aims to examine the inflammatory immune response of Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVECs) from preterm and term neonates, to investigate potential differences in maturity and the development of endothelial immune functions.

Vascular endothelial cells (ECs) are known to exert various functions in the human body. Apart from acting as a semi-permeable barrier between the blood-lymph-circulation and surrounding tissues and contributing to the regulation of haemostasis, vascular tone and angiogenesis, they also play an important role in the immune response against various pathogens. ECs produce proinflammatory cytokines, chemokines and growth factors and facilitate extravasation of immune cells into injured or infected tissues by expression of adhesion molecules.

However, there is limited data currently available on the functionality of ECs from preterm neonates and their role in the preterm immune system, which generally shows an immaturity in both the innate and adaptive responses to pathogens. Therefore, we investigated the inflammatory immune response of HUVECs from preterm and term neonates by analysing surface receptor expression and chemokine production after stimulation with the proinflammatory agents TNF-α, IL-1β and LPS. The expression of the surface receptors CD31, CD54, CD62E, CD106 and CD142 was analysed by flow cytometry. CD31 was used in this assay as a marker of ECs. The expression of the adhesion molecules CD54 (ICAM-1), CD62E (E-Selectin) and CD106 (VCAM-1) was found to be significantly upregulated after stimulation with TNF-α or IL-1β. LPS stimulation did lead to a notably lower receptor expression than stimulation with the other agents. Only small differences could be found between the expression of these adhesion molecules in preterm and term neonates. CD142 (Tissue Factor) was found to be expressed in relatively low amounts compared to the other surface receptors. The expression of TF was significantly upregulated after TNF-α or IL-1β stimulation, but not after LPS stimulation. The expression of the surface receptors CD120a (TNFR1), CD120b (TNFR2) and CD284 (TLR4) on unstimulated HUVECs from preterm and term neonates was analysed by flow cytometry as well. Again, there were no significant differences in expression between preterm and term neonates.

The production of the chemokines CCL2 (MCP-1) CCL5 (RANTES), CXCL8 (IL-8), and CXCL10 (IP-10) was analysed after stimulation with TNF-α, IL-1β or LPS in three different concentrations with a CBA assay. The production of the chemokines MCP-1 and IL-8 was significantly upregulated after stimulation with TNF-α, IL-1β or LPS in all concentrations, though stimulation with LPS lead to lower chemokine production than stimulation with TNF-α or IL-1β. The chemokine RANTES was produced by all HUVECs, though stimulation did not induce a significant upregulation of RANTES production. IP-10 was produced significantly higher in term HUVECs stimulated with TNF-α than unstimulated term HUVECs. In this assay, no significant differences between the response of preterm and term neonates could be found.

To conclude, the inflammatory immune response of preterm neonates was not found to be impaired when compared to term neonates. As this thesis investigated only a small part of the functionality of endothelial cells in the preterm immune response in a low number of subjects, there is still much further research to be done in this area. A great amount of information on the preterm immune system is still missing, especially on the role that endothelial cells might play in it.