Einfluss prebiotischer Oligosaccharide und probiotischer Bakterien auf den Phänotyp und die Funktion dendritischer Zellen

Abstract

Neben der Therapie allergischer Erkrankungen, wie dem allergischen Asthma oder der atopischen Dermatitis, nehmen präventive Maßnahmen zur Vermeidung einer Sensibilisierung einen immer höheren Stellenwert ein. Hierbei scheint der Einsatz von Pre- und Probiotika vielversprechend zu sein. \r\n\r\nIm Rahmen dieser Dissertation wurde der Einfluss von Pre- und Probiotika auf den Phänotyp und die Funktion von DCs untersucht. Hierzu wurden unreife DCs aus Vorläuferzellen im Knochenmark von Mäusen differenziert (BM-DCs). Nach Behandlung der Kulturen während der Differenzierung der BM-DCs mit neutrale Humanmilch-analoge Oligosaccharide-enthaltenden Präparationen ( NOS-Präparationen) konnte ein Einfluss auf die Zellen nachgewiesen werden; die NOS-Präparationen sind in der Lage, die durch LPS induzierte Ausreifung der BM-DCs zu supprimieren. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die primärstimulatorische Kapazität LPS-stimulierter BM-DCs, die in Anwesenheit von NOS-Präparationen differenziert wurden, sowohl für allogene als auch für syngene T-Zellen signifikant vermindert war. Die Charakterisierung dieser T-Zellen ergab zwar eine verstärkte Expression des für regulatorische T-Zellen charakteristischen Transkriptionsfaktors FoxP3, auf funktioneller Ebene konnte jedoch keine Induktion von regulatorischen T-Zellen beobachtet werden; allerdings wurde in diesen T-Zellen eine Anergie induziert. Der Befund, dass verschiedene NOS-Präparationen unterschiedliche Wirkungen auf die Differenzierung von BM-DCs aufweisen, muss weitergehend untersucht werden. \r\n\r\nWeiterhin wurden im Rahmen dieser Arbeit die Auswirkungen einer Kultivierung der BM-DCs mit den beiden probiotischen Bakterien Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) und Lactobacillus fermentum analysiert. Hier induzierte ein Kontakt unreifer BM-DCs mit den Bakterien eine Maturierung der Zellen. Das Potential zur Produktion von IL-10 konnte dabei nicht erhöht werden. Im Gegensatz dazu induzierte eine Supplementierung der Kulturen während der Differenzierungsphase der DCs konträre Effekte; die LGG-Gabe resultierte hier in einer unvollständigen Ausreifung der DCs nach LPS-Stimulus. Dies konnte auch auf funktioneller Ebene als stark vermindertes Potential zur T-Zellstimulation bestätigt werden. Inwieweit die Supplementierung mit LGG in tolerogenen DCs resultiert, welche Tregs induzieren können, muss weiter analysiert werden.

Modification of intestinal microbiota early in life by administration of prebiotic oligosaccharides and probiotic bacteria may be a potential approach to prevent allergic disease like allergic asthma or atopic dermatitis.\r\n\r\nWe investigated whether prebiotic oligosaccharides and probiotic bacteria directly affect the activation and maturation of dendritic cells (DCs) and differentiated immature DCs derived from murine bone marrow precursors (BM-DCs). Herein we show that neutral oligosaccharides (NOS) resembling core structures of human milk oligosaccharides (HMOS) interfered with the differentiation of LPS-stimulated BM-DCs in a dose-dependent manner as demonstrated by reduced expression of MHC class II and costimulatory molecules. Moreover, LPS-matured DCs cultured with NOS exhibit a significantly lower capacity to activate allogeneic T cells in a mixed lymphocyte culture as well as syngeneic OVA-TCR-transgenic T cells. A detailed characterisation of these T cells indicate an increased expression of the transcription marker FoxP3, which is specific for regulatory T cells (Treg). However functional studies show that these prebiotics could not induce Tregs; interestingly the induction of anergy in these T cells could be shown. The important indication that different NOS-samples have varied effects on BM-DCs needs more detailed investigations.\r\n \r\nFurthermore we investigated also the effect of two probiotic bacteria Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) and Lactobacillus fermentum on the maturation and differentiation of BM-DCs. Our data indicate that both strains induce maturation of immature DCs. The potential to enhance the production of the immunomodulatory cytokine IL-10 was not observed. On the other hand we could show contrary effects after the supplementation with LGG early in the differentiation phase of the BM-DCs. These supplementation with LGG inhibit the maturation of LPS-stimulated BM-DCs and induces hypoproliferation of allogeneic T cells. Further experiments are needed to analyze whether LGG is involved in the generation of tolerogenic DCs and the induction of Tregs.