Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4766
Main Title: Studies on cell junctions in an ex vivo human lung infection model
Translated Title: Untersuchungen von Zellkontakten in einem humanen ex vivo Lungeninfektionsmodell
Author(s): Peter, Andrea
Advisor(s): Hippenstiel, Stefan
Referee(s): Rappsilber, Juri
Lauster, Roland
Hippenstiel, Stefan
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: Zellkontakte (engl. cell junctions) sind Multiproteinkomplexe innerhalb von Geweben und stellen die direkten Kontaktpunkte benachbarter Zellen oder zwischen Zellen und der extrazellulären Matrix dar. Sie dienen vor allem als Barriere für Krankheitserreger, verhindern ihr Eindringen in interstitielle Gewebe und sind daher für die Lungenabwehr von entscheidender Bedeutung. Eine Vielzahl von klinischen Studien zeigten, dass Erkrankungen wie die Lungenentzündung oder das akute Atemnotsyndrom zu pulmonalen Barrierestörungen führen. Allerdings ist die grundlegende Struktur von Zellkontaktproteinen innerhalb der menschlichen Lunge weitgehend unbekannt und Untersuchungen, die deren Veränderung während einer Pneumokokkeninfektion addressieren sind kaum vorhanden. In einem humanen ex vivo Lungengewebemodell wurden die Expressions-muster des Adherens Junction VE-Cadherin und der Tight Junctions Occludin, ZO-1 sowie Claudin-2, -3, -4, -5 und -18 mittels konfokaler Laser Scanning Mikroskopie charakterisiert. Das Bronchialepithelium wurde positiv für Occludin, ZO-1, Claudin-2, -3, -4, -5 und -18 getestet. Occludin und ZO-1 sind sowohl an den Zellgrenzen von Typ I als auch an Typ II Alveolarepithelzellen exprimiert, während Claudin-3, -4 und -18 ausschließlich an den Zellgrenzen von Typ II Zellen vorkommen. Zellverbindungen in pulmonalen Endothelzellen werden von VE-Cadherin, Occludin, ZO-1, Claudin-3 sowie Claudin-5 gebildet. Die untersuchten Zellkontaktproteine erscheinen meist als bänderförmige Strukturen, die benachbarte Zellen miteinander verbinden. Streptococcus pneumoniae, der häufigste Erreger der Lungenentzündung, verursacht den Verlust der charakteristischen alveolären Struktur sowie eine signifikante Proteinreduktion von VE-Cadherin, Occludin, ZO-1 und Claudin-5. Die Claudine-2, -3, -4 und -18 bleiben auch 24 Stunden nach Infektion unverändert. Schließlich wurde das von Pneumokokken spxB-abhängig produzierte Wasserstoffperoxid als Ursache für die junktionale Störung und die Beeinträchtigung der pulmonalen Barrierefunktion identifiziert.
Cell junctions are multiprotein complexes within tissues representing the direct contact points of adjacent cells or between cells and the extracellular matrix. They function especially as barrier for pathogens and other exogenous components preventing their invasion into interstitial tissues and are therefore crucial for lung defense. A plethora of clinical studies has shown that disruption of pulmonary barrier is a pathological consequence of severe pneumonia, acute lung injury or acute respiratory distress syndrome. Experimental studies in animals and cultured cells strengthened the hypothesis that junctional disruption of the lung barrier contributes to a deleterious outcome. So far, the basic structure of human lung junctional organization is widely unknown and studies addressing their alteration upon pneumococcal infection are scarce. In an ex vivo model of human lung explant culture the cell-specific expression patterns of adherens junction protein VE-cadherin and tight junction proteins occludin, ZO-1 as well as claudin-2, -3, -4, -5 and -18 were characterized using confocal laser scanning microscopy. Bronchiolar epithelium was tested positive for occludin, ZO-1, claudin-2, -3, -4, -5 and -18. Occludin and ZO-1 are expressed at the type I-type I cell interface as well as at the interface of type II alveolar epithelial cells whereas claudin-3, -4 and -18 are exclusively expressed at the interface of type II alveolar epithelial cells. Cell junctions in lung endothelial cells are formed by VE-cadherin, occludin, ZO-1, claudin-3 and claudin-5. The analyzed junction proteins appeared mostly as band-like structures connecting adjacent cells, except for claudin-2 and claudin-4, which exhibited punctate structures. Streptococcus pneumoniae, the most frequent pathogen of pneumonia, induces loss of characteristic alveolar structure and significant reduced protein abundance of VE-cadherin, occludin, ZO-1 as well as claudin-5 whereas claudin-2, -3, -4 and -18 appear to remain unchanged within 24 hours of infection. Strikingly, pneumococcal spxB-related hydrogen peroxide production was identified as key factor for junctional disturbance and impaired barrier function.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-73049
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/5063
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4766
Exam Date: 9-Oct-2015
Issue Date: 16-Oct-2015
Date Available: 16-Oct-2015
DDC Class: 500 Naturwissenschaften und Mathematik
Subject(s): S. pneumoniae
Zellkontakte
Lunge
Infektion
S. pneumoniae
cell junctions
lung
infection
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