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Title
Einfluss von spezifischen PAMPs auf die Expression von CD11b und dem mitochondrialen Membranpotential peripherer Leukozyten
Additional Titles
Influence of specific PAMPs on the expression of CD11b and the mitochondrial membrane potential of peripheral leukocytes
AuthorFelsberger, Martin
Thesis advisorStöckl, Martina
Published2018
Date of SubmissionJune 2018
LanguageGerman
Document typeBachelor Thesis
Keywords (DE)PAMPs / CD11b / Mac-1 / Phagozyten / Mitochondriales Membranpotential
Keywords (EN)PAMPs / CD11b / Mac-1 / Phagocytes / Mitochondrial membrane potential
Restriction-Information
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Classification
Abstract (German)

Hintergrund:

Durch direkten Kontakt, Nahrungsaufnahme und Inhalation ist das humane Immunsystem praktisch andauernd einer Vielzahl an potentiellen Pathogenen ausgesetzt. Die effektive Abwehr von Infektionen beruht auf einer adäquaten Funktion immunologischer Komponenten. Da ein einzelnes Bakterium durch exponentielles Wachstum mit einer Zellteilungsrate von einer Stunde etwa 20 Millionen Nachkommen innerhalb eines Tages bilden kann, sind die ersten Stunden und Tage nach Exposition von besonderer Bedeutung. Die Aufgabe zur Prävention und Bekämpfung einer Infektion in dieser frühen Phase übernimmt das angeborene Immunsystem.

Im Gegensatz zum spezifischen, adaptiven Immunsystem ermöglichen unspezifische Mustererkennungsrezeptoren (PRRs, Pattern recognition receptors) eine unmittelbare Immunantwort. Die hierfür notwendigen Liganden werden als PAMPs (Pathogen-associated molecular patterns) bezeichnet und sind hochkonservierte, molekulare Strukturmerkmale von Pathogenen. Die rasche Aktivierung und Initiation von Effektormechanismen der angeborenen Immunantwort spielen eine essentielle Rolle nach Kontakt und Eindringen von pathogenen Mikroorganismen oder toxischen Substanzen.

Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, die Expression von CD11b (ein Bestandteil des Adhäsionsmoleküls Mac-1) sowie das mitochondriale Membranpotential von peripheren Leukozyten im venösen Vollblut nach in vitro Stimulation mit zwei PAMPs (LPS und fMLP) zu vergleichen.

Methode:

Als Methode wird eine Messung mittels Durchflusszytometrie angewendet, wobei fluoreszenz-konjugierte Antikörper und fluoreszierende mitochondriale Farbstoffe als Nachweis dienen. Das Probandenkollektiv besteht aus zehn anonymisierten, freiwilligen Probanden/Probandinnen. Die Stimulation erfolgt in vier unterschiedlichen Konzentrationsstufen.

Ergebnisse:

Die Stimulation von Monozyten und Granulozyten zeigt sowohl in Bezug auf die Expression von CD11b als auch auf das mitochondriale Membranpotential signifikante Unterschiede im Vergleich zu unstimulierten Zellen. Lymphozyten hingegen unterliegen keiner nennenswerten Aktivierung in Folge dieser Stimulation.

Conclusio:

Die gesteigerte Expression von CD11b sowie erhöhte Energiebereitstellung in Monozyten und Granulozyten zeigt die signifikante, rasche Aktivierung durch PAMPs. Dabei ist vor allem die Dynamik der Reaktionen unterschiedlicher Leukozyten von Bedeutung und weniger der Vergleich absoluter Dosierungen.

Abstract (English)

Background:

Through direct contact, food intake and inhalation, the human immune system is exposed to a large number of potential pathogens virtually every day. The effective defense against infections is therefore based on an adequate function of immunological components. Since a single bacterium can produce about 20 million progeny within one day through exponential growth with a cell division rate of one hour, the first hours and days after exposure are of particular importance. The task of preventing and fighting an infection in this early phase is assumed by the innate immune system.

In contrast to the specific, adaptive immune system, non-specific pattern recognition receptors (PRRs) enable an immediate immune response. The ligands required for this are called PAMPs (Pathogen-associated molecular patterns) and are highly conserved, molecular structural characteristics of pathogens. The rapid activation and initiation of effector mechanisms of the innate immune response therefore play an essential role after contact and penetration of pathogenic microorganisms or toxic substances.

The aim of this Bachelor thesis is to compare the expression of CD11b (a component of the adhesion molecule Mac-1) and the mitochondrial membrane potential of peripheral leukocytes in whole venous blood after in vitro stimulation with two PAMPs (LPS and fMLP).

Methods:

The method used is flow cytometry with fluorescence-conjugated antibodies and fluorescent mitochondrial dyes. The test group consists of 10 anonymous, voluntary test persons. The stimulation takes place in four different concentration levels.

Results:

Stimulation of monocytes and granulocytes shows significant differences in both CD11b expression and mitochondrial membrane potential compared to unstimulated cells. Lymphocytes, on the other hand, are not subject to any significant activation as a result of this stimulation.

Discussion:

The increased expression of CD11b and increased energy supply in monocytes and granulocytes shows the significant, rapid activation by PAMPs. The dynamics of the reactions of different leukocytes and less the comparison of absolute doses are of particular importance.