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Effects of allergens and bacterial strains on cord blood mononuclear cells
defining the kinetics with special emphasis of cytokine production and SOCS expression
Christina Geiger
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*innen
Angela Witte ,
Zsolt Szépfalusi
DOI
10.25365/thesis.916
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29820.91429.535765-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Hintergrund: Der schrittweise Übergang von der Th2-geprägten Schwangerschaft zum ausgewogenen Th1/Th2-Milieu, der in den ersten Lebensjahren stattfindet, kann durch Umweltfaktoren, wie die mikrobielle Exposition und die Besiedlung und Zusammenstellung der Darmflora, beeinflusst werden. Die zytokinvermittelte Zellaktivierung wird von negativen Regulatoren, wie den Suppressors Of Cytokine Signaling (SOCS), kontrolliert. Die Hoch- oder Herunterregulation der SOCS-Expression beeinflusst entscheidend das Ausmaß der Aktivierung als auch die Art der Zytokinantwort der Effektorzellen. Ziel der Studie: In der vorliegenden Studie wurde der Einfluss von Nahrungsmittelallergenen sowie zweier probiotischer und eines Gram-negativen Bakterienstammes auf die Zytokin- und SOCS-Expression der mononukleären Zellen des Nabelschnurblutes untersucht. Methoden: Die mononukleären Nabelschnurblutzellen von reifen, gesunden Neugeborenen wurden unter Zugabe von Nahrungsmittelallergenen ((Arachis hypogea (Ara h) 1 und 2, -Laktoglobulin (BLG) und Ovalbumin (OVA)) sowie inaktivierten Bakterien (Lactococcus lactis (LL), Lactobacillus plantarum (LP) und Escherichia coli (EC)) kultiviert. Auswirkungen auf die Proliferation ([3H]-Thymidineinbau), Zytokinproduktion (ELISA) und SOCS mRNA-Expression (RPA) wurden bestimmt. Resultate: Die Nahrungsmittelallergene übten keinen Einfluss auf die SOCS mRNA-Expression von Nabelschnurblutzellen aus. In Gegenwart der Gram-positiven Bakterien LL und LP konnte allerdings ein dosisabhängiger, Th1-gerichteter Effekt beobachtet werden. LP erwies sich in dieser Hinsicht als das effektivere Bakterium. Obwohl E. coli ebenfalls einen klaren Th1-gerichteten Einfluss ausübte, war dieser schwächer als bei den Gram-positiven Bakterien. Die von EC induzierte IL-5- und IL-10-Produktion war, verglichen mit LL und LP, deutlich erhöht, während die IL-12- und IFN-Produktion erniedrigt war. Die Zytokinproduktion erreichte ihren Höchstwert nach 24 (IL-10, IL-12) und 72 Stunden (IL-5, IFN), wohingegen die SOCS mRNA-Expression bereits nach 1 (EC) beziehungsweise 2 Stunden (LP) nachgewiesen werden konnte. Darüber hinaus induzierten die unterschiedlichen Bakterienstämme spezifische SOCS mRNA-Expressionsmuster. Schlussfolgerungen: Verschiedene Bakterienstämme führen zu differenzierter Zytokinexpression in Nabelschnurblutzellen. Dieser Stamm-spezifische Einfluss wird in Folge auch bei der SOCS-Expression deutlich. Doch bereits vor dem Ausschütten von Zytokinen kann eine durch Gram-positive und Gram-negative Bakterien induzierte SOCS-Expression der Nabelschnurblutzellen beobachtet werden, was auf eine direkte Aktivierung der SOCS-Gene mittels unspezifischer Immunantwort (Toll-ähnliche Rezeptoren) hinweist.
Abstract
(Englisch)
Background: Environmental factors, such as microbial exposure and the colonization of the gut in terms of composition, may influence the sequential switch from a Th2-skewed pregnancy into a balanced Th1/Th2 milieu within the first years of life. However, cytokine-mediated cell activation is controlled by negative regulators, like the suppressors of cytokine signaling (SOCS). Up- or down-regulation of SOCS expression is decisive in defining the extent of activation and also the type of cytokine response of an effector cell population. Objective: The purpose of the study was to evaluate the effects of food allergens, two probiotic lactic acid bacteria and one gram-negative bacterial strain on the cytokine and SOCS expression of cord blood mononuclear cells (CBMCs). Methods: CBMCs from randomly chosen full-term healthy neonates were co-cultured either with food allergens (Arachis hypogea (Ara h) 1 and 2, -Lactoglobulin (BLG) and Ovalbumin (OVA)) or inactivated bacteria (Lactococcus lactis (LL), Lactobacillus plantarum (LP) and Escherichia coli (EC)). Proliferation ([3H]-thymidine incorporation assay), cytokine production (ELISA) and SOCS mRNA expression (ribonuclease protection assay) were measured. Results: Food allergens did not impact SOCS expression. The gram-positive bacterial strains LL and LP exerted a strong Th1-skewing effect that was dose-dependent, and more prominent in the presence of LP. Although E. coli clearly induced a Th1-type response, it was weaker than those induced by the gram-postive strains and characterized by higher IL-10 and IL-5 production, as well as lower INF and IL-12 production. While cytokine expression peaked at 24 hours (IL-10, IL-12) and 72 hours (IL-5, IFN), SOCS mRNA expression was induced at 1 and 2 hours by EC and LP, respectively. Furthermore, we observed strain-specifity in SOCS mRNA expression. Conclusion: Different bacteria lead to differential cytokine expression in cord blood which is reflected in a distinct SOCS pattern in CBMCs. However, there is some evidence for a modulation of SOCS expression by gram-positive and gram-negative bacteria before the release of cytokines, pointing to direct activation of the SOCS gene via the Toll-like receptor.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
allergy hygiene hypothesis food allergens probiotics Th1/Th2 cytokines SOCS cord blood mononuclear cells ELISA RPA
Schlagwörter
(Deutsch)
Allergie Hygiene-Hypothese Nahrungsmittelallergene Probiotika Th1/Th2-Zytokine SOCS, Nabelschnurblut ELISA RPA
Autor*innen
Christina Geiger
Haupttitel (Englisch)
Effects of allergens and bacterial strains on cord blood mononuclear cells
Hauptuntertitel (Englisch)
defining the kinetics with special emphasis of cytokine production and SOCS expression
Paralleltitel (Deutsch)
Einfluss unterschiedlicher Allergene und Bakterienstämme auf die mononukleären Zellen des Nabelschnurbluts ; Bestimmung der Kinetik der Zytokinproduktion und der SOCS-Expression
Publikationsjahr
2008
Umfangsangabe
XI, 102 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Angela Witte
Klassifikationen
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,
44 Medizin > 44.45 Immunologie
AC Nummer
AC07660575
Utheses ID
693
Studienkennzahl
UA | 441 | | |