Charakterisierung von Mikrogliafunktionen im Simianen Immundefizienzvirus (SIV) - Rhesusaffentiermodell für AIDS
Characterisation of microglia functions in the simian immunodeficiency virus (SIV) - rhesus macaque animal model for AIDS
by Tanja Bischoff
Date of Examination:2008-10-29
Date of issue:2009-01-23
Advisor:Prof. Dr. Rüdiger Hardeland
Referee:Prof. Dr. Gerhard Hunsmann
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-314
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Format:PDF
Description:Dissertation
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Abstract
English
Nearly 60% of patients infected with HIV are affected by neurological and psychiatric symptoms. The motor and cognitive dysfunctions, as well as behavioral changes are described by the term HIV-associated dementia (HAD). The pathology is characterised by a significant loss of neuronal function. It is believed that neurotoxins released by infected microglia, macrophages, astrocytes and neurotoxic HIV-proteins are the major causes. The infection of rhesus macaques with simian immunodeficiency viruses (SIV) currently provides the best animal model to study the pathogenesis of HIV-1 associated dementia. Microglia are resident immunocompetent cells of the CNS that can be productively infected with HIV-1 playing a crucial role in the pathogenesis of HAD. Microglia and other haematopoetic cell populations were isolated from brain tissue and phenotyped using polychromatic flow cytometry. In addition to known cell surface antigens the expression of nine further antigens could be demonstrated on the cell surface of uninfected microglia cells. Microglia isolated from infected animals upregulate several cell surface antigens and there is a de novo expression of CD45RB, CD69, CD86 and CD95, indicative for an activation of microglial cells. The level of expression of some cell surface molecules, e.g. MHCII, correlate with the viral load in microglia cells. In order to quantify transcription levels of interferon induced genes and the antiretroviral factor APOBEC3G RNA samples isolated from brain tissue and microglia cells were analysed using real-time PCR. These genes involved in the antiviral response were found to be upregulated in infected animals and their transcription level correlated with viral replication in the brain. In addition to microglia cells distinct populations of macrophages and infiltrating lymphocytes could be identified. The composition of lymphocytes in the CNS is significantly different from the blood. The fractions of NK cells and TCR- positive T cells are increased. Both cell types are part of the innate immune response. Concurrently the fraction of effector T cells is also increased in comparison to the peripherie. Post infection there is a significant loss of CD16 positive NK cells and a significant increase of CD8 positive effector T cells.
Keywords: HIV; SIV; Neuro-AIDS; dementia; brain; microglia
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Rund 60% der HIV-infizierten Patienten sind von neurologischen und psychiatrischen Symptomen betroffen. Die unter dem Begriff HIV-1 assoziierte Demenz zusammengefassten motorischen und kognitiven Einschränkungen, sowie Verhaltsänderungen, lassen sich durch einen signifikanten Funktionsverlust der Neuronen erklären. Als Ursachen werden die Freisetzung neurotoxischer Faktoren von infizierten Mikrogliazellen, Makrophagen und Astrozyten, sowie neurotoxische HIV-1 Proteine vermutet. Für Studien der neurodegenerativen Prozesse repräsentiert die Infektion von Rhesusaffen mit dem Simianen Immundefizienzvirus das wichtigste Tiermodell. Den Mikrogliazellen als immunkompetenten Zellen des ZNS und gleichzeitige Zielzellen einer produktiven HIV-1 Infektion wird eine zentrale Funktion in der Pathogenese zugeordnet. Mikrogliazellen wurden zusammen mit anderen Leukozytenpopulationen aus dem Gehirn isoliert und die Expression verschiedener Oberflächenmoleküle mit Hilfe der polychromatischen Durchflusszytometrie bestimmt. Neben schon bekannten Oberflächenantigenen konnte die Expression von weiteren neun Antigenen auf den Mikrogliazellen nachgewiesen werden. In den infizierten Tieren kommt es zu einer höheren Expression vieler Oberflächenantigene sowie zu einer de novo Expression von CD45RB, CD69, CD86 und CD95, was auf eine erhöhte Aktivierung der Mikroglia hinweist. Die Expression einzelner Oberflächenmoleküle, wie dem MHCII, korreliert mit der Viruslast in den Mikrogliazellen. Intrazellulär wurde die Transkription Interferon induzierter Gene und des antiretroviralen Faktors APOBEC3G im Gehirngewebe und in Mikrogliazellen mit Hilfe der Echtzeit PCR untersucht. Diese zeigen ebenfalls eine positive Korrelation zur Viruslast. Neben den Mikrogliazellen konnten in allen Tieren Makrophagen und eine kleine Population infiltrierender Lymphozyten detektiert werden. Die Zusammensetzung der Lymphozyten im Gehirn unterscheidet sich signifikant von der im Blut. Die Anteile der NK-Zellen und der gd positiven T-Zellen sind erhöht. Beide werden der angeborenen Immunantwort zugeordnet. Parallel ist aber auch der Anteil der Effektor-T-Zellen im Vergleich zur Peripherie erhöht. Nach Infektion kommt es zu einem signifikanten Verlust der CD16 positiven NK-Zellen und einem signifikanten Anstieg der CD8 positiven Effektor-T-Zellen.
Schlagwörter: HIV; SIV; Neuro-AIDS; Demenz; Gehirn; Microglia
