In dieser Arbeit wurde der bakterieninduzierte Zelltod in Phagozyten und dessen Auswirkung auf eine anti-bakterielle Immunantwort untersucht. Der erste Teil der Arbeit widmete sich dem Zelltod in Makrophagen nach der Aufnahme von E.coli Bakterien. Hierbei zeigte sich, dass nach einem effektiven Verdau der Bakterien - bereits nach 4-6 Stunden - ein Teil der Phagozyten ihre Plasmamembran-Integrität verliert, ohne Hinweise auf apoptotischen Zelltod zu zeigen: Die Zellen sterben durch Nekrose. Erst nach 16-20 Stunden treten zusätzlich auch apoptotische Zellen auf. Nekrose tritt dabei unabhängig von Apoptose auf: Bei Verwendung hitzeinaktivierter Bakterien (die nicht mehr phagozytiert werden), Blockierung von Caspasen durch z-VAD.fmk oder Überexpression von Bcl-2 konnte zwar Apoptose blockiert werden, die Zellen starben aber dennoch durch Nekrose. Diese Form des Zelltods, die sonst oft nur unter extremen in vitro Bedingungen, bei schwerer Zell-Traumatisierung oder Blockierung von Apoptose auftritt, scheint somit ein relevanter Teil der zellulären Antwort von Phagozyten auf den Kontakt zu Bakterien oder bakteriellen Bestandteilen zu sein. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die Bedeutung des nekrotischen Zelltods für eine Aufnahme der toten Zellen durch dendritische Zellen evaluiert. Hierbei konnten wir feststellen, dass der Zelltod durch Nekrose ausreichend ist für eine schnelle und effektive Aufnahme durch phagozytierende Zellen: Es konnten keine großen Diskrepanzen in der Effektivität der Phagozytose apoptotischer und nekrotischer Zellen festgestellt werden. Wie bereits für apoptotische Zellen bekannt, könnte auch bei der Aufnahme nekrotischer Zellen eine – wenn auch vielleicht nur passive – Exposition von Phosphatidylserin eine Rolle spielen. Der früh auftretende nekrotische Zelltod führt somit zu einer schnellen Weitergabe von bakteriellen Antigenen an dendritische Zellen. Diese nehmen eine Schlüsselstellung im Immunsystem ein, da sie sowohl Toleranz als auch die Entwicklung einer spezifischen Immunantwort induzieren können. Diese Entscheidung kann durch die Form des Zelltodes beeinflusst werden: Während nekrotischen Zellen eine immunstimulatorische Wirkung zugeschrieben wird, gelten apoptotische Zellen eher als antiinflammatorisch. Im dritten Teil dieser Arbeit konnten wir jedoch feststellen, dass auch aktivierte apoptotische Zellen zu einer Reifung von dendritischen Zellen beitragen können. Dies geschieht durch einen oder mehrere lösliche Faktor(en), die jedoch noch identifiziert werden müssen. Reife dendritische Zellen können phagozytiertes Material effektiv an ihrer Oberfläche präsentieren. Im vierten Teil der Arbeit konnte diese einzigartige Fähigkeit der dendritischen Zellen zur Kreuz-Präsentation bestätigt werden: Antigen, das aus phagozytierten toten Makrophagen stammt, wurde erfolgreich von dendritischen Zellen an T-Zellen präsentiert. Die Kombination aus nekrotischen und aktivierten apoptotischen Makrophagen nach Aufnahme von Bakterien scheint somit einen starken Stimulus für die aufnehmenden dendritischen Zellen zur Einleitung einer spezifischen Immunantwort darzustellen. Die vorliegende Arbeit weist somit dem Zelltod nach Phagozytose von Bakterien eine relevante Funktion in der Modulation einer Immunantwort zu.     «

In dieser Arbeit wurde der bakterieninduzierte Zelltod in Phagozyten und dessen Auswirkung auf eine anti-bakterielle Immunantwort untersucht. Der erste Teil der Arbeit widmete sich dem Zelltod in Makrophagen nach der Aufnahme von E.coli Bakterien. Hierbei zeigte sich, dass nach einem effektiven Verdau der Bakterien - bereits nach 4-6 Stunden - ein Teil der Phagozyten ihre Plasmamembran-Integrität verliert, ohne Hinweise auf apoptotischen Zelltod zu zeigen: Die Zellen sterben durch Nekrose. Erst...     »

In this work we analysed the role of bacteria-induced cell death in phagoycytes for the development of an anti-bacterial immune response. In the first part of this thesis we investigated the cell death in macrophages after ingestion of E.coli bacteria. We could demonstrate that, having succesfully digested the bacteria after 4-6 hours, some of the phagocytes loose plasma membrane integritiy without showing morphological hallmarks of apoptotic cells: These cells die by necrosis. After 16-20 hours, we additionally found apoptotic cells. Necrosis appeared to be a process separate from apoptosis: Using heat-inactivated bacteria (which are poorly taken up my macrophages), inhibiting caspases by z-VAD.fmk or overexpressing bcl-2, we were able to block apoptosis – regardlessly the cells were dying by necrosis. This form of cell death, otherwise seen only under extreme conditions in vitro (e.g. physical injury), seems to be a relevant part of the cellular response of phagoytes after contact to bacteria. In the second part of the thesis we evaluated the impact of the necrotic cell death for the uptake of dead cells by dendritic cells. We could demonstrate that cell death by necrosis is sufficient for a quick and efficient clearance by phagocytes: We did not find any difference in the efficiency of phagocytosis of apoptotic or necrotic cells. As already known for the uptake of apoptotic cells, an exposure of phosphatidylserine could also be the trigger for phagocytosis of necrotic cells. Cell death by necrosis is occuring early after ingestion of bacteria. As the dead cells are efficiently taken up by dendritic cells, bacterial antigens will end up in a potent antigen-presenting cell, and this process may thus impact on the generation of an adaptive immune response. These dendritic cells have a key position for the development of an immune response: They have the capability to induce either tolerance or a specific immune response. Whether tolerance or an immune response is triggered might be influenced by the mode of cell death: Whereas necrotic cells are thought to act in an immune-stimulating manner, apoptotic cells are regarded as an antiinflammatoric stimulus. However, in the third part of the thesis we could demonstrate that activated apoptotic cells also contribute to the process of maturation of dendritic cells. This seems to be mediated by one or several soluble factors that are yet not identified. Phagocytosed material can be efficiently presented by mature dendritic cells on the cell surface as potential antigen. In the fourth part this special capacity for cross-presentation of dendritic cells could be confirmed: Antigen derived from phagocytosed dead macrophages could be used for cross-presentation by dendritic cells. In conclusion: A combination of necrotic and activated apoptotic macrophages after exposure to bacteria could be the efficient stimulus for the uptake by dendritic cells and the induction of a specific immune response. Cell death after phagocytosis of bacteria is an important event in the modulation of an anti-bacterial immune response.     «

In this work we analysed the role of bacteria-induced cell death in phagoycytes for the development of an anti-bacterial immune response. In the first part of this thesis we investigated the cell death in macrophages after ingestion of E.coli bacteria. We could demonstrate that, having succesfully digested the bacteria after 4-6 hours, some of the phagocytes loose plasma membrane integritiy without showing morphological hallmarks of apoptotic cells: These cells die by necrosis. After 16-20 hours...     »