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Interferons in intestinal and airway epithelia
regulation of their synthesis and effects on stem cell growth
Orest Kuzyk
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Thomas Decker
DOI
10.25365/thesis.16142
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29755.61911.353760-1
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Darmepithelzellen leben im ständigen Kontakt mit der Darmmikroflora. Ihre Reaktion auf pathogene
Mikroorganismen unterscheidet sich von der auf kommensale Bakterien. Diese Epithelzellen
funktionieren wie Sensoren des Darmlumens. Freisetzung von Interferonen ist dabei einer der Wege auf
das antimikrobielle Immunsystem Einfluss zu nehmen. Zu starke Reaktionen auf Bakterien, die durch
Schädigung des Epithels während chronisch-entzündlicher Erkrankung (IBD) verursacht werden,
führen zur Überreaktion des Immunsystems und zu fortschreitender Schädigung des Epithels.
Experimente an Drosophila-Fliegen zeigten, dass im beschädigten Darm der Jak/Stat
Signaltransduktionsweg die Stammzellen des Darmepithels stimuliert damit diese die Epithelschicht
schnell regenerieren können. Interferon Rezeptoren mobilisieren Jak-Stat Signaltransduktion.
Mutationen der im Interferon-Signaltransduktionsweg eingesetzten Jak/Stat Moleküle, wurden mit IBD
in Zusammenhang gebracht. Hier untersuchten wir die Rolle der Interferone bei der Darmregeneration
in einem Mausmodell. Wir haben festgestellt, dass CMT-93 Maus-Kolonepithelzellen als Antwort auf
poly(I:C) - ein dsRNA Analogon - und Listerien-Infektion Typ I und Typ III Interferone produzieren.
Interferon-beta Stimulation senkte die Proliferationsrate von CMT-93 Zellen. Zwischen Mäusen ohne
Typ I Interferon Rezeptor (IFNAR1-/-) und C57BL/6 Wildtyp-Mäusen haben wir kleine Unterschiede
in Proliferationsraten von Primärdarmepithelzellen ermittelt. Dünndarm-Epithelzellen exprimierten
auch mehr Typ I und III Interferon-mRNA nach Infektion mit Listerien, nicht aber mit Salmonellen.
Wir haben auch entdeckt, dass Typ I und III Interferone nach Koinfektion mit Influenza Virus und
Legionellen in Lungenepithelzellen produziert wurden, nicht aber nach Infektion mit Legionella
alleine. Für weiterführende Studien wurde eine Methode zur kurzfristigen Kultur von primären
Darmepithelzellen entwickelt. Obwohl die Unterschiede in der Proliferation zwischen Epithelzellen aus
IFNAR1-/- und Wildtyp-Mäusen gering waren, es ist möglicht dass Interferone zu IBD-Entwicklung
beitragen indem sie die Proliferationsraten von Darm-Stammzellen beeinflussen.
Abstract
(Englisch)
Intestinal epithelial cells have evolved to coexist with the rich microflora of the gut lumen. Multiple
mechanisms ensure proper reaction to microorganisms – epithelium is usually unresponsive to
commensal but can react to pathogenic bacteria. Epithelial cells are the “sensors” of the inside world of
the gut lumen. Release of interferons is one of the regulatory mechanisms directing the immune
response to pathogens and the inflammatory reaction to epithelial injury. Overreaction to bacteria due
to epithelium damage e.g. during the inflammatory bowel disease (IBD), may lead to overstimulation
of the immune system and progressing destruction of the intestinal epithelial layer. Earlier studies in
Drosophila fruitfly have shown that damage of the intestinal mucosa mobilizes the Jak/Stat signalling
pathway which stimulates intestinal epithelial stem cells to regenerate the gut epithelium. Interferon
receptors utilize Jak/Stat signalling and mutations in this pathway are linked to IBD in humans. We
were interested to investigate the role of interferons in intestinal epithelium regeneration in mouse. We
found that mouse colonic epithelial cells CMT-93 produce type I and type III interferon mRNA in
response to poly(I:C) - a dsRNA analogue - and to Listeria infection. Interferon beta was found to
inhibit CMT-93 proliferation. When comparing type I interferon receptor-deficient (IFNAR1-/-) and
wildtype primary mouse intestinal epithelial cells, we found slight differences in their proliferation
rates in vitro. Epithelial cells from the small intestine had increased Type I and III interferon mRNA in
response to intraoral Listeria but not to Salmonella infections. We have also discovered that lung
epithelial cells upregulate type I and III interferons in response to coinfection with Influenza virus and
Legionella pneumophila but not to Legionella infection alone. Finally we have developed a method for
short term culture of primary intestinal epithelial cells that we intend to use for future experiments.
Although the differences in proliferation between IFNAR1-/- and wildtype primary intestinal epithelial
cells are minor, there might be a contributing fact of interferons, as proliferation regulators, to IBD
development.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
proliferation CMT 93 Listeria Legionella Salmonella interferon lambda crypt colony IBD mucus
Schlagwörter
(Deutsch)
Proliferation CMT 93 Listeria Legionella Salmonella Interferon lambda Krypte Kolonie IBD Mukus
Autor*innen
Orest Kuzyk
Haupttitel (Englisch)
Interferons in intestinal and airway epithelia
Hauptuntertitel (Englisch)
regulation of their synthesis and effects on stem cell growth
Paralleltitel (Deutsch)
Interferone im Darm- und Lungenepithel ; Regulation ihrer Synthese und Effekte auf Stammzellwachstum
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
67 S. Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thomas Decker
Klassifikation
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC09559566
Utheses ID
14481
Studienkennzahl
UA | 490 | | |