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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-62597
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2013/6259/


Charakterisierung des Einflusses von microRNAs auf die T-Zellantwort bei der humanen Tuberkulose

Characterization of the effect of microRNAs on the T-cell response during human tuberculosis

Heesch, Kerrin

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SWD-Schlagwörter: Tuberkulose , miRNS , T-Lymphozyt , Immunologie
Freie Schlagwörter (Englisch): humanes System
Basisklassifikation: 42.13 , 42.15
Institut: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Fleischer, Bernhard (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 14.12.2012
Erstellungsjahr: 2013
Publikationsdatum: 01.08.2013
Kurzfassung auf Deutsch: Bei einer Infektion mit dem intrazellulären Bakterium M. tuberculosis ist die Mehrheit der infizierten Individuen durch Bildung einer spezifischen Immunantwort vor der Entstehung einer aktiven Tuberkulose geschützt. CD4+ T-Zellen übernehmen hierbei eine zentrale Rolle. Ein effektiver Immunschutz wird durch IFNg-sekretierende TH1-Zellen vermittelt, so dass nur 5 - 10% der Infizierten im Laufe ihres Lebens eine aktive Tuberkulose entwickeln. Die Ursachen für die Entstehung einer aktiven TB sind im Detail nicht geklärt.
MicroRNAs (miRNAs) sind kurze, nicht-kodierende RNAs, welche über Basenpaarung die Inhibition der Translation oder die Degradierung von mRNA induzieren. MiRNAs regulieren die Funktion von CD4+ T-Zellen und sind daher Biomarkerkandidaten für den Schutz gegen eine aktive TB.
In dieser Arbeit sollten miRNAs bezüglich der Rolle bei der Regulation der T-Zellantwort gegenüber einer Infektion mit M. tuberculosis untersucht werden. Hierfür wurden TB-Patienten, latent M. tuberculosis-Infizierte (LTBI) und nicht M. tuberculosis-infizierte Kontrollen in Deutschland rekrutiert. CD4+ T-Zellen wurden bezüglich der Expression von 29 vorausgewählte miRNAs analysiert. Dabei wurde eine verminderte Expression von miR-21, miR-26a, miR-29a und miR-142-3p in TB-Patienten verglichen mit LTBIs und nicht M. uberculosis-infizierten Kontrollen nachgewiesen. Der Vergleich der Expression der Kandidaten-miRNAs in TB-Patienten und Kontaktpersonen rekrutiert in Ghana ergab dagegen keine differentielle Expression. MiR-26a wurde im Verlauf der Therapie in CD4+ T-Zellen von TB-Patienten aus Ghana hochreguliert. Die Expression der identifizierten Kandidaten-miRNAs wurden anschließend in T-Zellsubpopulationen, nach in vitro Stimulation naiver T-Zellen und in T-Zellklonen mit distinktem Zytokinprofil charakterisiert. MiR-26a wurde nach T-Zellrezeptor-spezifischer Stimulation naiver T-Zellen herunterreguliert. In TH17 Klonen stieg die Expression von miR-29a und miR-142-3p nach unspezifischer Stimulation. In TH1 Klonen dagegen wurde die Expression von miR-26a vermindert. Die Inhibition der Expression von miR-29a über Antagomirs hatte keinen Einfluss auf die Zytokinexpression CD4+ T-Zellen. Interessanterweise und entgegen entsprechender Untersuchungen im Tiermodell fand sich keine veränderte IFNg-Expression nach miR-29a Modulation. Sequnez-basierte Zielgenanalysen identifizierten sechs Gene (PLAG1, PTEN, ACBD5, RAB11A, TP53INP2, RLF), die für drei der vier Kandidaten-miRNAs vorhergesagt wurden.
Diese Studie deutet auf eine Rolle von miR-21, miR-26a, miR-29a und miR-142-3p bei der T-Zellaktivierung während der TB-Erkrankung hin.
Kurzfassung auf Englisch: Following an infection with the intracellular bacterium Mycobacterium tuberculosis the vast majority of infected individuals is protected from developing active tuberculosis (TB) disease. Just 5 - 10 % of infected individuals develope an active TB during their lifetime. CD4+ T cells play a central role for M. tuberculosis-specific immunity. Effective immune protection is mediated by IFNg-secreting T helper type 1 cells. The reasons for immune protection failure remains elusive.
MicroRNAs (miRNAs) are short non-coding RNAs, which regulate gene expression by inhibiting translation or mRNA degradation. MiRNAs influence CD4+ T cell function and therefore may affect suszeptibility to active TB.
In this study human CD4+ T cells of TB patients, latently M. tuberculosis-infected (LTBI), and non M. tuberculosis-infected individuals from Germany were analyzed for the expression of 29 preselected miRNAs. Four miRNAs, namely miR-21, miR-26a, miR-29a, and miR-142-3p were expressed at lower levels in TB patients compared to LTBI and non M. tuberculosis-infected individuals. Initial analyses did not reveal similar differences in a cohort from Ghana. The characterization of candidate miRNAs expression after in vitro stimulation showed decreased miR-29a expression after T cell receptor specific stimulation of naive T cells. Expression analyses in T cell clones revealed increased miR-29a and miR-142-3p expression in T helper type 17 clones whereas T helper type 1 clones showed decreased expression of miR-26a after in vitro stimulation. Notably the inhibition of miR-29a expression by antagomirs had no effect on cytokine expression of CD4+ T cells including the target of miR-29a IFNg. These results are contrary to studies in mice where an inverse correlation between the expression of miR-29a and IFNg was detected [1]. In order to identify targets of candidate miRNAs we performed sequence-based traget-gene analysis and identified six genes (PLAG1, PTEN, ACBD5, RAB11A, TP53INP2, RLF), which were predicted for three of the four miRNA candidates.
This study suggests a role of miR-21, miR-26a, miR-29a, and miR-142-3p in T cell activation during TB. The exact role of candidate miRNAs will be characterized by concomitant modulation candidate miRNA expression in T cells.

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