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Title
Immunmodulation mediiert durch Makrophagen - IgG4 Interaktion in Allergie und Tumor / vorgelegt von: Alina Groschopf
Additional Titles
Immunomodulation mediated by Macrophage - IgG4 Interaction in Allergy and Cancer
AuthorGroschopf, Alina
Thesis advisorBohle, Barbara
Published2017
DescriptionIX, 73 Blatt
Institutional NoteWien, FH Campus Wien, Masterarb., 2017
Date of SubmissionAugust 2017
LanguageGerman
Document typeMaster Thesis
Keywords (DE)Makrophagen / IgG4 / Allergen-spezifische Immuntherapie / Tumor
Keywords (EN)Macrophages / IgG4 / Allergen specific immunotherapy / Cancer
Keywords (GND)Makrophage / Immunreaktion
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Abstract (German)

Makrophagen sind Antigen präsentierende Zellen, die eine zentrale Rolle bei Entzündungen und in der Immunabwehr spielen. In den letzten Jahrzehnten wurden Makrophagen in proinflammatorische (M1) and antiinflammatorische (M2) Phänotypen gegliedert, basierend auf dem Prinzip der Th1 / Th2 Immunantwort. In Patientinnen und Patienten unter Allergen spezifischer Immuntherapie (AIT) wird das Th2 Milieu durch Tregs stimuliert. Tregs inhibieren proinflammatorische Reaktionen und induzieren Toleranz durch IL10 Produktion und B Zell class switching von IgE zu IgG4. Nicht nur bei Patientinnen und Patienten nach AIT ist ein hoher IgG4 Serumlevel vorzufinden, sondern auch im Tumorgewebe, wo er mit schlechter Prognose assoziiert wird. Dadurch, dass Tumorstroma zu einem Großteil aus Makrophagen besteht, denen protumorigene Funktionen zugesprochen werden, vermuteten wir, dass IgG4 mit Makrophagen interagieren können und diese dadurch von einem proinflammatorischen Phänotyp in einen antiinflammatorischen oder immunregulatorischen Phänotyp verändern können. Deswegen analysierten wir Proben von gesunden Probanden, PatientInnen mit Primärtumor und PatientInnen mit Metastasen, um Unterschiede in totalen IgE, IgG1 und IgG4 Plasmalevel zwischen diesen Patientengruppen festzustellen. Weiters, untersuchten wir mittels Durchflusszytometrie bzw. ELISA, ob IgG1 oder IgG4 Stimulation die Oberflächenexpression und / oder CCL1, IL10 und IL6 Produktion von M2a und M2b Makrophagen beeinflusst.

Unsere Ergebnisse zeigten, dass die Plasmalevel Ratio von IgG4 / IgE in PatientInnen mit Metastasen signifikant höher war, als von PatientInnen mit Primärtumor oder gesunden Probanden. Des Weiteren, erhielten wir signifikant niedrigere Oberflächenexpressionen in M2a Makrophagen stimuliert mit IgG4 in gesunden Probanden und TumorpatientInnen verglichen mit IgG1 Stimulation oder keiner Stimulation. Damit übereinstimmend, war die Zytokinproduktion in M2a Makrophagen mit IgG4 Stimulation erhöht in allen Gruppen, verglichen mit IgG1 Stimulation oder keiner Stimulation.

Zusammenfassend konnten wir sagen, dass Makrophagen von TumorpatientInnen verglichen mit Makrophagen von gesunden Probanden keine Unterschiede in der Funktionsfähigkeit der Polarisation aufweisen. Außerdem demonstrierten wir, dass IgG4 Stimulation bei M2a Makrophagen von gesunden Probanden und TumorpatientInnen einen M2b-ähnlichen Phänotyp mit immunregulatorischen Funktionen induziert. Wir glauben, dass unser Fokus auf die Interaktion von IgG4, Makrophagen und Tregs das Wissen über Immuntoleranz in Tumoren und AIT erweitert und zur zukünftigen Therapie von Allergie und Tumor beiträgt.

Abstract (English)

Macrophages are antigen presenting cells which play a central role in immune defence and inflammation. In the last decades, it has been investigated that macrophages can be divided into proinflammatory (M1) and anti-inflammatory (M2) phenotype mirroring the Th1 / Th2 immune response. In patients under allergen-specific immunotherapy (AIT), the Th2 microenvironment is modulated by Treg cells that reduce pro-allergic reactions and inducing tolerance also

by secreting IL10 and inducing a B cell class switch from IgE to IgG4. Besides the high sera level of specific IgG4 in patients under AIT, IgG4 accumulation has also be found in tumour tissues where it is correlated with poor prognosis of the patients. Due to the high number of macrophages in tumour stroma and to their possible pro-tumorigenic function, we hypothesized that IgG4 can interact with macrophages into the tumour and could drive them from a pro-inflammatory into an anti-inflammatory or immunoregulatory phenotype. Therefore, we analysed samples of healthy donors, primary tumour and metastatic tumour patients to investigate if total IgE, IgG1 and IgG4 at plasma levels could be differently secreted in the three groups and if the treatment with IgG1 or IgG4 could modulated M2a and M2b polarized MDMs derived from the three groups by flow cytometry analysis of specific M2a and M2b surface marker expressions and by ELISA analysis of specific cytokine productions such as CCL1, IL10 and IL6.

We found significant higher IgG4 / IgE plasma level ratio in metastatic tumour patients than in primary tumour patients or healthy controls. Furthermore, we detected significant lower surface marker expression in M2a macrophages stimulated with IgG4 in healthy donors, primary tumour and metastatic tumour patients compared to IgG1 stimulation or without IgG stimulation. According to that, CCL1, IL10 and IL6 production was increased in M2a macrophages stimulated with IgG4 in all three groups compared to IgG1 stimulation or without stimulation.

In summary, we demonstrated that, even if the macrophages from tumour patients do not show any difference in capacity of polarization, in comparison with healthy donor derived cells, the stimulation with IgG4 can drive M2a macrophages from healthy individuals and tumour patients in an M2b-like phenotype with immunoregulatory functions.

We thought that our investigation focussing on the interaction between IgG4, macrophage and Treg cells, will increase the knowledge of cancer and AIT immunotolerance induction and that will improve future allergy and cancer treatment.