Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-5528
Main Title: The role of mast cells in the immune response against bacterial infections
Translated Title: Rolle von Mastzellen während bakteriellen Infektionen
Author(s): Zimmermann, Carolin
Advisor(s): Maurer, Marcus
Referee(s): Kurreck, Jens
Maurer, Marcus
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: en
Abstract: Skin wound infections are a significant and increasing health problem, and antibiotic resistance is increasing. Mast cells have been shown to contribute to host defence responses in bacterial infections. Their role in skin wound infection is presently unknown. We subjected several mast cell-deficient mouse strains to Pseudomonas aeruginosa skin wound infection and found significantly delayed wound closure in infected skin wounds in the absence of mast cells. This delay in wound closure was associated with impaired bacterial clearance in skin wounds. Engraftment of mast cells into the skin of mast cell-deficient mice restored both, bacterial clearance and wound closure, to wild type levels. Bacterial clearance in skin wounds did not correlate with the recruitment of neutrophils or other immune cells but was strongly dependent on the local interaction between mast cells and keratinocytes. Bacterial killing was dependent on keratinocyte activation by Interleukin-6 released from mast cells. Interleukin-6 stimulation of keratinocytes induced the expression and release of several antimicrobial peptides. Induction of Interleukin-6 expression and release in mast cells was, in turn initiated by keratinocyte-derived cytokines of the Interleukin-1 family. Mast cell-deficient mice engrafted with Interleukin- 6-deficient mast cells failed to control wound infection and to restore normal wound healing. Treatment with recombinant Interleukin-6 induced bacterial killing by keratinocytes and resulted in the control of skin wound infection and normal wound healing in vivo. Taken together, these results demonstrate that Pseudomonas aeruginosa skin wound infection is controlled by mast cells by a new antimicrobial defence mechanism that requires the release of Interleukin-6 from mast cells. These findings point to novel strategies for the prevention and treatment of bacterial infections by boosting host innate immune responses.
Hautwundinfektionen sind ein bedeutendes und zunehmendes Gesundheitsproblem vor allem in Zeiten steigender Antibiotikaresistenzen. Mastzellen sind bekannt für ihre Rolle bei Immunreaktionen im Rahmen bakterieller Infektionen. Ihre Funktion in der Haut bei Wundinfektionen ist derzeit nicht bekannt. Unter Verwendung mehrerer Mastzell-defizienter Mausstämme zeigte sich während Hautwundinfektionen mit Pseudomonas aeruginosa ein signifikant verzögerter Wundverschluss in Abwesenheit von Mastzellen. Diese Verzögerung im Wundverschluss korrelierte mit einer eingeschränkten bakteriellen Elimination in den Hautwunden. Der Transfer von Mastzellen in die Haut von Mastzell-defizienten Mäusen normalisierte sowohl die bakterielle Elimination als auch den Wundverschluss. Die bakterielle Reduktion in den Hautwunden korrelierte nicht mit der Rekrutierung von Neutrophilen oder anderen Immunzellen, sondern basierte vor allem auf der lokalen Wechselwirkung zwischen Mastzellen und Keratinozyten. Die Reduktion der Bakterien war abhängig von der Keratinozytenaktivierung durch Interleukin-6, das von Mastzellen freigesetzt wurde. Stimulation von Keratinozyten mit Interleukin-6 induzierte die Expression und Freisetzung von verschiedenen antimikrobiellen Peptiden. Die Expression und Freisetzung von Interleukin-6 von Mastzellen wurde wiederum durch die Simulation durch von Keratinozyten-sezernierten Zytokinen der Interleukin-1 Familie induziert. Mastzell-defiziente Mäuse, die mit Interleukin-6-defizienten Mastzellen rekonstituiert worden waren, konnten im Gegensatz zu Mastzellen aus Wildtyp-Mäusen weder die bakterielle Last noch eine normale Wundheilung wiederherstellen. Eine Behandlung mit rekombinantem Interleukin-6 induzierte eine Reduktion der bakteriellen Last und resultierte in einer normalen Wundheilung. Zusammengenommen zeigen diese Ergebnisse, dass Mastzellen Hautwundinfektionen mit Pseudomonas aeruginosa durch einen neuen antimikrobiellen Abwehrmechanismus kontrollieren, der die Freisetzung von Interleukin-6 erfordert. Diese Resultate ermöglichen die Entwicklung neuer Strategien für die Prävention und Behandlung von bakteriellen Infektionen durch die Verstärkung der körpereigenen antibakteriellen Immunantwort.
URI: http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/5941
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-5528
Exam Date: 19-May-2016
Issue Date: 2016
Date Available: 17-Oct-2016
DDC Class: DDC::600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit::610 Medizin und Gesundheit
Subject(s): mast cells
innate immune response
bacterial infections
Mastzelle
angeborene Immunantwort
bakterielle Infektion
Creative Commons License: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
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