Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Bedeutung dendritischer Zellen und Makrophagen für die Infektion und Vermehrung von Chlamydophila pneumoniae.

Peppmüller, Matthias

The intracellular bacterium Chlamydophila pneumoniae is one of the most common pathogens of the family of Chlamydiaceae as studies in humans suggest. Although acute infections seldom manifest themselves clinically, Chlp. pneumoniae has been detected within a lot of chronic diseases. Vascular diseases like atherosclerosis, respiratory ailment like asthma or neurodegenerative processes like Morbus Alzheimer are only examples for this. Detection of the bacterium succeded especially in macrophages and dendritic cells, both cell types, which are held to be responsible for ingestion and degradation of invading pathogens. To understand the importance of these cell types for Chlp. pneumoniae infection and their role as possible vectors for dissemination of the pathogen in the organism in a better way, macrophages and dendritic cells should be studied together in a culture model during chlamydial infection. From human monocytes, dendritic cells as well as macrophages were generated. First their suitability for the intended analysis was verified by separate infection with Chlp. pneumoniae. Then the analysis in a common coculture system, which allows no direct cell contact, followed. Dendritic cells were infected with Chlp. pneumoniae, washed and cultured spatially seperated together with macrophages. A membrane impermeable for cells (0,4 µm pore size) separated both cell types: Pores in the membrane allowed the exchange of medium and infective elementary bodies of the bacterium. Chlamydial development in both cell populations was documented with immunhistochemical methods and immunofluorescence. To verify infectivity, samples from both cell types were transferred on HEp-2 cells as a sensitive indicator cell line to determine the number of infective progeny. Additionally, the expression of chlamydial genes was analysed by real-time RT-PCR to characterize the development of Chlp. pneumoniae inside the cells.   The major results are:   Dendritic cells as well as macrophages can be infected with Chlp. pneumoniae. The bacterium can develop in both cell types.   Macrophages are able to ingest the pathogen directly from the culture medium.   The infection can be transmitted without cell contact from dendritic cells to macrophages. The transmitted chlamydia stay viable inside the macrophages.   The kind of serum used for cell culture can influence decisively the infectivity of the transmitted chlamydia.   Analysis of chlamydial gene expression shows an interruption of the chlamydial growth cycle when human AB-serum is used for culture. Autologous serum supports the chlamydial growth cycle.     The results indicate, that the used culture model is suitable to investigate two different cell types during infection with Chlamydophila pneumoniae.

Das intrazelluläre Bakterium Chlamydophila pneumoniae gehört nach Untersuchungen beim Menschen zu den am weitesten verbreiteten Erregern aus der Familie der Chlamydiaceae. Obwohl akute Infektionen nur selten klinisch manifest werden, ist Chlp. pneumoniae doch bei vielen chronischen Krankheitsprozessen nachgewiesen worden. Dazu gehören Gefäßerkrankungen wie die Atherosklerose, Atemwegserkrankungen wie Asthma und neurodegenerative Prozesse wie Morbus Alzheimer. Der Nachweis des Erregers gelang dabei vor allem in Makrophagen und dendritischen Zellen, beides Zellarten, die für die Aufnahme und den Abbau eindringender Pathogene verantwortlich gemacht werden. Um die Bedeutung dieser beiden Zellarten für die Infektion mit Chlp. pneumoniae und ihre Rolle als mögliche Vektoren für eine Ausbreitung des Erregers im Organismus besser zu verstehen, sollten Makrophagen und dendritische Zellen in einem gemeinsamen Kulturmodell bei Infektion mit dem Bakterium untersucht werden. Aus humanen Monozyten wurden sowohl dendritische Zellen als auch Makrophagen generiert. Deren Eignung für die geplanten Untersuchungen wurde zunächst durch separate Infektion mit Chlp. pneumoniae überprüft. Danach erfolgten die Untersuchungen in einem gemeinsamen Kokultursystem, in dem die beiden Zellarten jedoch keinen direkten Kontakt haben können. Die dendritischen Zellen wurden mit Chlp. pneumoniae infiziert, gewaschen und anschließend räumlich getrennt von Makrophagen mit diesen zusammen kultiviert. Eine zellundurchlässige Membran (0,4 µm Porengröße) trennte dabei die Zellarten voneinander. Die Poren in der Membran erlaubten jedoch den Austausch von Medium und infektiösen Elementarkörpern der Bakterien. Die Entwicklung der Chlamydien in den beiden Zellpopulationen wurde mittels immunhistochemischen und immunfluoreszenztechnischen Methoden dokumentiert. Zur Überprüfung der Infektiosität wurden Proben aus beiden Zellarten auf HEp-2 Zellen als empfindliche Indikatorzellen gegeben und so die Zahl infektiöser Nachkommen bestimmt. Zusätzlich wurde mit Hilfe der real-time RT-PCR die Expression chlamydialer Gene untersucht, um die Entwicklung von Chlp. pneumoniae in den Zellarten besser charakterisieren zu können.   Die Hauptergebnisse dabei sind:   Sowohl dendritische Zellen als auch Makrophagen lassen sich mit Chlp. pneumoniae infizieren. Der Erreger kann sich in beiden Zellarten weiterentwickeln.   Makrophagen sind in der Lage, den Erreger direkt aus dem umgebenden Medium aufzunehmen.   Die Infektion kann von dendritischen Zellen ohne Zellkontakt auf Makrophagen übertragen werden. Dabei sind die übertragenen Chlamydien auch in den Makrophagen weiterhin vital.   Die Art des für die Kultur verwendeten Serums kann entscheidenden Einfluss auf die Infektiosität der übertragenen Chlamydien nehmen.   Die Genexpressionsanalyse zeigt bei Verwendung humanen AB-Serums eine Unterbrechung des chlamydialen Entwicklungszyklus, der in Anwesenheit von autologem Serum gefördert wird.     Die Ergebnisse zeigen, dass das verwendete Kultursystem gut zur Untersuchung zwei verschiedener Zellarten bei Infektion mit Chlp. pneumoniae geeignet ist.

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Peppmüller, Matthias: Bedeutung dendritischer Zellen und Makrophagen für die Infektion und Vermehrung von Chlamydophila pneumoniae.. Hannover 2005. Tierärztliche Hochschule.

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