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Mit geschätzten 390 Millionen jährlichen Infektionen ist Dengue die häufigste durch Stechmücken übertragene Viruserkrankung im Menschen. Zu den Immunpathologien von schweren Krankheitsverläufen zählen der Verlust von Gefäßintegrität und das Austreten von Blutplasma aus den Gefäßen. Die Mechanismen der zugrunde liegenden überschießenden Entzündungsreaktion sind jedoch noch nicht vollständig aufgeklärt. Da aus einer Primärinfektion stammende kreuzreaktive Antikörper gegen einen der vier Dengue-Virus (DENV) Serotypen bekannterweise das Risiko für schwere Krankheitsverläufe erhöhen, könnten sie die Verursacher dieser aberranten Entzündungsreaktion in heterotypischen Sekundärinfektionen sein. Jüngst wurde gezeigt, dass Toll-like-Rezeptor 2 (TLR2) auf Blutmonozyten einerseits als angeborener Sensor für eine DENV-Infektion und andererseits als infektionsverhelfender viraler Rezeptor fungiert. Mit der vorliegenden Arbeit beweisen wir eine Doppelrolle von TLR2 und Monozyten im Kontext direkter oder Dengue-Immunseren-beeinflusster DENV-Infektionen. Wir zeigen auf, dass die Depletion von Monozyten aus mononukleären Zellen des peripheren Blutes (PBMCs) nicht nur die Virusreproduktion signifikant mindert, sondern auch eine Aktivierung von menschlichem Gefäßendothel verhindert. Darüber hinaus legen unsere Daten die Beteiligung einer Interferon-Typ I-mediierten Signalwirkung auf Gefäßreaktionen im Zusammenhang mit DENV-Infektionen nahe, gezeigt an der Verhinderung einer Endothelaktivierung durch Inhibition von Interferon regulierender Faktor 3 (IRF3) in PBMCs aus gesunden Spendern. Des Weiteren etablierten wir ein In-vitro ADE-Modell auf der Basis von Seren rekonvaleszenter pädiatrischer Patienten und konnten zeigen, dass sowohl extrinsische als auch intrinsische Effekte bei ADE zutage treten. Zudem konnten wir beobachten, dass nicht neutralisierend- und nicht verstärkend-wirkende Serumkonzentrationen Veränderungen in Virusproduktion und Endothelaktivierung hervorrufen. Schlussendlich zeigen wir, dass verstärkende Antikörper in Kombination mit einer Blockierung von TLR2 vor einer DENV-Infektion zu einer zusätzlichen Abnahme an infizierten Zellen führt, was darauf hinweist, dass TLR2 auch bei sekundären DENV-Infektionen eine wichtige Rolle spielen könnte. Alles in Allem legen die vorliegenden Daten nahe, dass Monozyten, eine IFN-Typ-I-Signalwirkung und TLR2 eine tragende Rolle bei DENV-Infektionen und den mit der Pathogenese von Dengue zusammenhängenden Entzündungsreaktionen in primären und sekundären Infektionen spielen. Darüber hinaus stellt diese Arbeit eine Grundlage für zukünftige Studien dar, die dabei helfen werden, die der Pathogenese von schweren Krankheitsverläufen zugrunde liegenden Mechanismen zu verstehen. With an estimated 390 million infections each year, dengue is the leading mosquito-borne viral illness in humans. Loss of vascular integrity and plasma leakage are immune pathologies of severe dengue, but the mechanisms of the underlying exacerbated inflammation are yet to be elucidated. Cross-reactive antibodies raised against one of the four different serotypes of dengue virus (DENV) during primary infection, might be perpetrators of this aberrant inflammation in heterotypic secondary infections, as they are known to increase the risk of developing severe dengue. Recently, toll-like receptor 2 (TLR2) on blood monocytes was shown to on the one hand act as an innate sensor of DENV infection, and on the other as receptor facilitating virus replication in these cells. Here, we elucidated the dual role of TLR2 and monocytes in DENV infection in the presence or absence of dengue immune sera. We show that depletion of monocytes from peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) not only significantly reduced virus production, but also prevented activation of human vascular endothelium. Moreover, our data suggest an involvement of interferon (IFN) type I signaling in vascular responses triggered by DENV infection, as inhibition of interferon regulatory factor 3 (IRF3) in PBMCs isolated from healthy donors abrogated endothelial activation. We established an in vitro ADE model based on convalescent patient serum and showed extrinsic as well as intrinsic effects to occur in ADE. Additionally, we observed alterations in viral production and endothelial activation induced by non-neutralizing-non-enhancing concentrations of serum. Finally, blocking TLR2 prior to DENV infection in the presence of enhancing antibodies resulted in a stronger decrease in infection frequency than infection under TLR2 blockage alone, indicating that TLR2 might also play an important role in secondary DENV infections. Altogether, the present data suggest that monocytes, IFN type I signaling and TLR2 are key components of the machinery facilitating infection and the inflammatory responses associated with the pathogenesis of dengue in primary and secondary infections. Furthermore, this work represents a basis for future studies that will help to understand the mechanisms underlying the pathogenesis of severe dengue. submitted by: Markus Karnthaler Wien, FH Campus Wien, Masterarb., 2021 |
