Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Analysen zu intestinalen Immunparametern und zur Darmbarriere bei Langzeit-SIV-infizierten Rhesusaffen

Daskalaki, Maria

LTNPs (Long-Term Non-Progressors) repräsentieren eine besondere Gruppe bei HIV-infizierten Patienten. Sie sind in der Lage, die Infektion über einen langen Zeitraum zu kontrollieren. Darüber hinaus zeigen diese Patienten unterschiedliche Viruslasten im Blut und können darauf basierend in Untergruppen unterteilt werden. Dieses Phänomen ist auch bei SIV-infizierten Rhesusaffen zu beobachten, die ein hervorragendes Tiermodell für die Erforschung der HIV-Infektion des Menschen darstellen. Der Intestinaltrakt und insbesondere der Dickdarm können als Eintrittspforte dienen und stellen immer den bevorzugten Replikationsort für das Virus dar. Zudem residiert eine hohe Anzahl an Immunzellen im Darm. Bisher ist die Rolle des Darms in der Pathogenese der HIV-Infektion noch nicht vollständig abgeklärt. Ziel dieser Arbeit war intestinale Immunparameter und die Integrität der Darmbarriere bei Langzeit-SIV-infizierten Rhesusaffen zu analysieren. Initial wurden die Versuchstiere aufgrund ihrer Viruslast im Blut in drei Gruppen unterteilt: Elite Controller (EC), virämische Controller (VC) und failing Controller (FC). Darüber hinaus wurden sowohl Tiere mit klassischem Infektionsverlauf (Progressoren) als auch SIV-negative Tiere untersucht, die als Kontrollen dienten. Die Viruslast im Blut und in ex vivo gewonnenen Colonbiopsien wurde bestimmt und die Spiegel diverser Immunzellen in beiden Kompartimenten analysiert. Darüber hinaus lag ein besonderes Interesse in der Bestimmung der Immunaktivierung in den beiden genannten Organbereichen. Colonbiopsien wurden auch histologisch und immunhistochemisch untersucht, um die Integrität der Darmbarriere zu bewerten. Nachstehend folgt die Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse dieser Arbeit: 1. EC wiesen physiologische Spiegel an CD4+ T-Zellen in Blut und Colon auf. 2. Die Spiegel der Th17 und CD4+CD195+ Zellen waren bei EC in beiden untersuchten Kompartimenten mit denen von SIV-negativen Tieren weitestgehend vergleichbar. 3. Eine erhöhte Immunaktivierung war in Blut und Colon aller infizierten Gruppen zu sehen, am ausgeprägtesten war sie bei FC und Progressoren. 4. Histologische Veränderungen wurden im Colon von Progressoren festgestellt. Hingegen war das Colon der LTNPs in der Zeit ihrer Symptomfreiheit weitestgehend unauffällig. 5. Die Expression des Mx1 Proteins war im Colon der EC vergleichbar mit der bei SIV-negativen Tieren und signifikant erhöht bei FC und Progressoren. 6. EC wiesen im Vergleich zu den anderen infizierten Gruppen eine niedrigere Apoptose im Colon auf, die im Wesentlichen der von nicht infizierten Tieren entsprach. 7. Die Akkumulierung von LPS war im Colongewebe der EC niedriger als bei den übrigen infizierten Gruppen, allerdings leicht, wenn auch nicht signifikant erhöht im Vergleich zu den nicht infizierten Kontrollen. 8. Es wurde eine erhöhte Viruslast im Colon von FC und Progressoren festgestellt. Zudem korrelierte die Viruslast im Blut signifikant mit der im Colon. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit ergaben deutliche Unterschiede zwischen Langzeit-SIV-Infizierten Tieren und Progressoren, aber auch zwischen den einzelnen Gruppen der Langzeit-Infizierten hinsichtlich der untersuchten Parameter. Die Viruslast in der Gruppe der EC blieb über die Zeit stabil und die immunologischen Untersuchungswerte dieser Gruppe waren in den meisten Fällen den Werten SIV-negativer Tiere sehr ähnlich. Die intestinale Barriere von EC war im Vergleich zu FC und Progressoren nur geringgradig geschädigt. Dies legt den Schluss nahe, dass eine intakte Darmbarriere entscheidend für die Kontrolle der HIV-/SIV Infektion zu sein scheint.

LTNPs (long-term non-progressors) represent a particular group in HIV-infected patients. They are able to control the infection for a long period of time. Based on their different plasma viral loads, these patients can be classified into subgroups. This phenomenon also occurs in SIV-infected rhesus macaques, which are an excellent animal model for studies on the human HIV-infection. The gastrointestinal tract, and in particular the large intestine, can serve as a portal of entry and are the preferential replication site of the virus. In addition, a high number of immune cells reside in the intestine. So far, the role of the intestine in the pathogenesis of HIV-infection has not been fully understood. The purpose of this thesis was to analyze intestinal immune parameters and the integrity of the gut barrier in long-term SIV-infected rhesus macaques. The LTNP-cohort was divided into three groups based on their viral load in blood: elite controllers (EC), viremic controllers (VC) and failing controllers (FC). In addition, both animals with a typical course of infection (progressors) and SIV-negative animals were examined for comparative reasons. The viral loads in blood and colon biopsies collected ex vivo were determined and the levels of various immune cell populations were analyzed in both compartments. Moreover, determination of the immune activation in both these localities was of particular interest. Colon biopsies were also examined histologically and immunohistochemically in order to assess the integrity of the intestinal barrier. Main findings of this thesis can be summarized as follows: 1. EC showed physiological levels of CD4+ T cells in blood and colon. 2. The levels of Th17 and CD4+CD195+ in EC were almost comparable to those of SIV-negative animals in both investigated compartments. 3. Increased immune activation was observed in blood and colon of all infected groups and was especially pronounced in FC and progressors. 4. Histological changes were noted in the colon of progressors. On the contrary, the microscopic structures of the colon of the LTNPs remained normal as long as the animals did not exhibit any clinical signs. 5. Expression of the Mx1 protein in the colon of EC was comparable to that in SIV-negative animals and significantly increased in FC and progressors. 6. EC showed lower apoptosis in the colon compared to the other infected groups. 7. The accumulation of LPS in gut tissue was lower in EC than in the other infected groups and only slightly elevated compared to levels in uninfected controls. 8. Viral load was raised in the colon of FC and progressors and the plasma viral loads correlated significantly with those in the colon. The results of this thesis demonstrated significant differences between LTNPs and progressors but also between the groups of the LTNPs regarding the analyzed parameters. The plasma viral load in EC remained stable over time and the analyzed immune parameters of this group were mostly comparable to those ​​of SIV-negative animals. The intestinal barrier of EC remained almost normal when compared to that of FC and progressors. This suggests that an intact gut barrier seems to play a critical role in contributing to the control of HIV/SIV infection.

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Daskalaki, Maria: Analysen zu intestinalen Immunparametern und zur Darmbarriere bei Langzeit-SIV-infizierten Rhesusaffen. Hannover . Tierärztliche Hochschule Hannover.

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