Universität zu Köln

Inselmann, Katharina Inga (2025). Analysis of skin myeloid cells in C57BL/6 and BALB/c mice following low-dose Leishmania major infection. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Die kutane Leishmaniasis stellt eine Form der weltweit verbreiteten Leishmaniasis dar, die insbesondere in subtropischen Gebieten endemisch ist. Über einen Stich der Sandmücke kommt es zur Infektion mit Leishmanien, wobei die Parasiten zunächst myeloide Zellen, insbesondere Makrophagen, befallen und hier zu den sogenannten Amastigoten heranreifen und sich replizieren. Charakteristisch für die kutane Form der Leishmaniasis sind Hautulzerationen, die selbstlimitierend abheilen, sofern ein intaktes Immunsystem besteht. Die viszerale Leishmaniasis dagegen endet unbehandelt häufig letal. In den Maus-Genotypen C57BL/6 und BALB/c spiegelt sich das Phänomen unterschiedlicher Immunantworten mit konsekutiv differierender Krankheitsausprägung wider. Mäuse des Genotyps C57BL/6 zeigen nach Infektion mit L. major einen selbstlimitierenden Krankheitsverlauf mit spontaner Abheilung der Hautläsionen, wohingegen Mäuse des Genotyps BALB/c einen schwereren Verlauf mit nekrotisierenden Läsionen ohne spontane Abheilungstendenz aufweisen. Auch nach Ausheilung persistieren die Parasiten lebenslang im Wirt, wodurch die Gefahr einer erneuten Exazerbation unter Immunsuppression besteht. Derzeit gibt es kein verfügbares Vakzin. Myeloide Zellen, insbesondere Makrophagen und Dendritische Zellen, aber auch Monozyten spielen in der Erkrankung eine zentrale Rolle. In den letzten Jahrzehnten hat sich durch die intensive Forschung das Bild einer diversen Zellpopulation geformt, wobei stetig neue Aspekte die Komplexität des myeloiden Netzwerks unterstreichen. Ziel dieser Arbeit war es, darzustellen, inwiefern die Ausprägung der Zellantwort auf Ebene myeloider Zellen je nach Immunitätslage des Individuums differiert und dabei insbesondere phänotypische, aber auch funktionelle Unterschiede dieser Zellen während verschiedener Krankheitsphasen mit einzubeziehen. Zunächst wurden dazu die Ohren von C57BL/6 und BALB/c Mäusen mit L. major Parasiten infiziert. Zu verschiedenen Zeitpunkten nach Infektion wurden die Tiere abgetötet, das Volumen der Ohrläsionen gemessen und das Ohrgewebe zu Einzelzellen aufgearbeitet. Mittels Durchflusszytometrie erfolgte die Analyse verschiedener Oberflächenantigene sowie intrazellulärer Antigene, anhand derer insgesamt zwölf Untergruppen myeloider Zellen unterteilt werden konnten. Der Anteil dieser verschiedenen Zellgruppen an der gesamten myeloiden Zellpopulation konnte so zwischen den Maus-Genotypen zu verschiedenen Krankheitszeitpunkten nach Infektion mit L. major verglichen werden. Insgesamt prägte sich in den ersten Wochen nach Infektion zunächst ein ähnliches Bild und es zeigten sich hinsichtlich der myeloiden Zellgruppen nur wenige Unterschiede zwischen den Maus-Genotypen. Der Hauptunterschied zeigte sich vornehmlich in Woche 9 nach Infektion, wobei in C57BL/6 Mäusen im Gegensatz zu BALB/c Mäusen ein signifikant höherer Anteil der Zellen die Marker Ly6C und CD64 exprimierte. Die Expression dieser Marker kann sowohl auf einen monozytären Ursprung, als auch auf eine pro-inflammatorische Signatur der Zellen hindeuten. Der Zeitpunkt des Auftretens während der Heilungsphase der C57BL/6 Mäuse könnte auf eine wichtige Bedeutung dieser Zellen für die antiparasitäre Immunantwort schließen lassen. In der Population, welche mutmaßlich vorwiegend Monozyten beinhaltete zeigte sich zudem eine starke Dynamik in der Expression von Ly6C, was durch eine stetige Differenzierung sowie Ein- und Auswanderung der Zellen in bzw. aus dem Gewebe bedingt sein könnte. Die Daten sprechen insgesamt für eine wichtige Bedeutung der Monozyten und von diesen abgeleiteten Zellen für die Heilung in C57BL/6 Mäusen. Anhand der iNOS- bzw. Arginase-1-Expression konnte das pro- bzw. anti-inflammatorische Milieu in den verschiedenen Genotypen dargestellt werden. Wie bereits anhand der Literatur antizipierbar, konnte bestätigt werden, dass in C57BL/6 Mäusen eine signifikant höhere Expression von iNOS stattfindet, als in BALB/c Mäusen. Es zeigten sich hier bezüglich der Enzymexpression jedoch keine spezifischen Tendenzen auf Zellebene, sondern lediglich vergleichend zwischen den Maus-Genotypen. Beispielsweise zeigten als von Monozyten abgeleitete Makrophagen definierte Zellen in C57BL/6 Mäusen eine signifikant höhere Expression von iNOS, wohingegen diese in BALB/c Mäusen signifikant mehr Arginase-1 produzierten. Unsere Beobachtungen lassen daher vermuten, dass die Funktionalität von Zellen eher durch den Genotyp der entsprechenden Mäuse und die immunologische Prägung ihrer zellulären (Mikro-)Umgebung, wie z.B. durch pro-inflammatorische Zytokine bestimmt wird, als dass sie mit spezifischen phänotypischen Eigenschaften verbunden ist.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Inselmann, Katharina Inga katharina.inselmann@yahoo.com UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-786368
Date:	2025
Language:	English
Faculty:	Faculty of Medicine
Divisions:	Faculty of Medicine > Dermatologie > Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Venerologie
Subjects:	Medical sciences Medicine
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language myeloid cells English leishmaniasis English macrophage English
Date of oral exam:	22 May 2025
Referee:	Name Academic Title von Stebut-Borschitz, E.R. Universitätsprofessorin Dr. med. Niessen, C. Professorin Dr. PhD
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/78636