Untersuchung der Wirkung eines Impfstoffes gegen Harnwegsinfektionen auf das angeborene Immunsystem
Investigation of the effect of a vaccine against urinary tract infections on the innate immune system
by Anja Eggers
Date of Examination:2024-10-02
Date of issue:2024-09-10
Advisor:Prof. Dr. Roland Nau
Referee:Prof. Dr. Roland Nau
Referee:Prof. Dr. Utz Reichard
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-10722
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Format:PDF
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Abstract
English
The treatment of urinary tract infections is usually accompanied by a high consumption of antibiotics, which are used for the treatment of acute urinary tract infections, but also in low doses for long-term prophylaxis against recurrent urinary tract infections. Because of the disadvantages of taking antibiotics, such as the development of antibiotic resistance, alternatives to long-term antibiotic prophylaxis are of particular importance. One alternative is the vaccine StroVac®. The data available on StroVac® is limited. To date, only clinical patient case studies have been carried out that demonstrate the effect of StroVac® based on the incidence of UTIs. However, little is known about the exact mechanism of action of the vaccine. For this reason, the effect of StroVac® on the innate immune system was investigated in this study. In-vitro phagocytosis assays were performed to determine whether StroVac® can stimulate the innate immune system. Primary macrophages were used, which were generated from the bone marrow of naive mice and then differentiated in different ways. In addition, cells of the murine cell line J774A.1 were used. The assays showed that StroVac® improved the phagocytosis performance of all eukaryotic cells that were used. In this context, the concentrations of the cytokines TNF-α, IL-6, IL-12/23 p40 and IL-1β in the supernatants of the phagocytosis assays were determined by ELISA in order to find out to what extent the different StroVac® concentrations influence cytokine release and activate the innate immune system. Murine primary macrophages released cytokines in response to StroVac® stimulation in a concentration-dependent manner. In summary, StroVac® was shown to stimulate both primary cells and cells of a cell line and to increase phagocytosis performance independently of the LPS content of StroVac®. In addition, StroVac® increased the release of pro-inflammatory cytokines. StroVac® therefore acts not only via the adaptive immune system, but also by stimulating the innate immune system. The tests performed serve as a basis for further investigation of the mechanism of action of StroVac®.
Keywords: StroVac®; recurrent urinary tract infections; innate immune system; vaccination; murine macrophages; cell line J774A.1; phagocytosis; cytokine induction; in-vitro phagocytosis assay
German
Mit der Behandlung von Harnwegsinfektionen (HWI) geht zumeist ein hoher Verbrauch an Antibiotika einher, welche zur Therapie einer akuten HWI, aber auch in geringer Dosierung zur Langzeitprophylaxe gegen rezidivierende HWI eingesetzt werden. Aufgrund der Nachteile der Antibiotika Einnahme wie v.a. der Entwicklung von Antibiotikaresistenzen sind Alternativen zu einer antibiotischen Langzeitprophylaxe von besonderer Bedeutung. Eine Alternative stellt u.a. der Impfstoff StroVac® dar. Die Datenlage zu StroVac® ist limitiert, bisher wurden lediglich klinische Patientenfallstudien durchgeführt, die die Wirkung von StroVac® anhand der Inzidenz von HWI belegen. Zu dem genauen Wirkmechanismus des Impfstoffes ist bislang jedoch wenig bekannt. Aus diesem Grund wurde in dieser Arbeit die Wirkung von StroVac® auf das angeborene Immunsystem untersucht. Um festzustellen, ob StroVac® das angeborene Immunsystem stimulieren kann, wurden In-Vitro-Phagozytose-Assays durchgeführt. Dafür wurden zum einen primäre Makrophagen verwendet, die aus dem Knochenmark naiver Mäuse generiert und anschließend unterschiedlich differenziert wurden. Zum anderen wurden die Zellen der murinen Zelllinie J774A.1 verwendet. Die Assays ergaben, dass StroVac® die Phagozytoseleistung aller verwendeten eukaryotischen Zellen verbesserte. In diesem Zusammenhang wurden mittels ELISA die Konzentrationen der Zytokine TNF-α, IL-6, IL-12/23 p40 und IL-1β in den Überständen der Phagozytose-Assays bestimmt, um zu erfahren, inwieweit die unterschiedlichen StroVac®-Konzentrationen die Zytokin-Ausschüttung beeinflussen und das angeborene Immunsystem aktivieren. Die Zytokinmessungen ergaben, dass die murinen primären Makrophagen die Zytokine in Abhängigkeit von der StroVac®-Konzentration freisetzten. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass StroVac® sowohl primäre Zellen als auch Zellen einer Zelllinie stimuliert sowie die Phagozytoseleistung unabhängig von dem in StroVac® enthaltenen LPS erhöht. Zudem führt StroVac® zu einer Erhöhung der Ausschüttung von proinflammatorischen Zytokinen. StroVac® wirkt demnach nicht nur über das adaptive Immunsystem, sondern auch durch die Stimulierung des angeborenen Immunsystems. Die durchgeführten Versuche dienen als Grundlage zur weiteren Untersuchung des Wirkmechanismus von StroVac®.
Schlagwörter: StroVac®; rezidivierende Harnwegsinfektionen; angeborenes Immunsystem; Impfung; murine Makrophagen; Zelllinie J774A.1; Phagozytose; Zytokin Freisetzung; In-Vitro-Phagozytose-Assay
