interaction of tick-borne encephalitis virus with antigen-presenting cells

Zusammenfassung Das Frühsommer-Meningoenzephalitis-Virus (FSME-Virus) gehört zu der Familie der Flaviviren und ist innerhalb Europas das am weitesten verbreitete von Arthropoden übertragene Virus. Eine Infektion des Menschen mit dem FSME-Virus erfolgt zumeist über den Stich einer infizierten Zecke und kann im menschlichen Wirt zu schweren neurologischen Schäden führen. Die Pathogenese des FSME-Virus, die Mechanismen der FSME-Virus-Wirt-Interaktionen sowie der Neuroinvasion sind noch nicht vollständig geklärt. Die dendritischen Zellen (DCs) gehören zu den antigenpräsentierenden Zellen (APCs) und sind ein wichtiger Bestandteil des Immunsystems zur Erkennung, Prozessierung von Antigenen sowie der Aktivierung von T-Zellen. Darüber hinaus stellen die DCs die Schnittstelle zwischen der angeborenen- und erworbenen Immunantwort dar. Basierend auf funktionellen Eigenschaften können die DCs in zwei Hauptgruppen aufgeteilt werden, die myeloiden- und plasmazytoiden dendritischen Zellen (mDCs und pDCs). Während die mDCs die potenteren APCs sind, können die pDCs in Antwort auf eine virale Infektion binnen kurzer Zeit große Mengen an Typ I Interferonen produzieren, die dazu beitragen durch Etablierung eines antiviralen Status die Virusreplikation einzudämmen. Beide DC-Subtypen sind ein potentielles und frühes Ziel des FSME-Virus bei der Infektion des Menschen. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob das FSME-Virus mit der Aktivierung von DCs und T-Zellen interferiert. Die DC-Subtypen und T Zellen wurden dazu aus humanen Buffy-Coat isoliert, kultiviert und mit dem FSME-Virus infiziert. Anschließend wurde die Expression von Aktivierungsmarkern sowie die Produktion von proinflammatorischen Zytokinen und antiviral wirksamen IFN-α untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass pDCs nach Infektion mit FSME-Virus aktiviert werden, während bei mDCs nur eine unvollständige Aktivierung zu beobachten war. Außerdem wird die Produktion der proinflammatorischen Zytokine TNF-α, IL-6, IL-8 und dem IFN-α induziert, die bei den pDCs jedoch stärker ausfällt als bei den mDCs. Außerdem konnte gezeigt werden, dass das FSME-Virus im Gegensatz zu den pDCs in den mDCs repliziert. Dabei ist die Hemmung der FSME-Virusreplikation in den pDCs von der Funktion des IFNAR-Signalwegs abhängig. T Zellen werden durch FSME-Virusinfektion nur unvollständig aktiviert und exprimieren verstärkt lediglich den Aktivierungsmarker CD69 nicht aber CD25 und MHC-II. Weiterhin ist die Zytokinantwort (IL-4, IL-5, IL-10, TNF-α und IFN-γ) relativ schwach ausgeprägt. Dennoch war eine effektive Replikation des FSME-Virus in den T-Zellen nicht zu beobachten. Damit spielen T-Zellen wie auch pDCs keine Rolle bei der Verbreitung des Virus im infizierten menschlichen Wirtsorganismus. Im Gegensatz hierzu sind mDCs, die die FSME-Virusreplikation unterstützen, potentielle Vehikel zur Virusverbreitung.Abstract The tick-borne encephalitis virus (TBEV) belongs to the Flavivirus family and is the most prevalent arbovirus in Europe. Infection of humans with TBEV occurs mainly by bite of an infected tick and can lead to severe neurological disorders. But for TBEV humans are an accidental- and dead-end host. The pathogenesis of TBEV is still not completely understood, mechanisms of virus host response interaction and principles of neuroinvasion remain to be elucidated. Dendritic cells (DCs) belong to the antigen-presenting cells and are an important part of the innate immunity in context of recognition, processing and combat of viral pathogens. Moreover, they play an important role in linking the innate and adaptive immunity and are able to activate components of the adaptive immune systems like T cells. Corresponding to their function DCs are divided into two main subtypes: 1. myeloid dendritic cells (mDCs), which are the most potent antigen-presenting DC subtype and therefore play a decisive role in inducing the adaptive immune response. 2. plasmacytoid dendritic cells (pDCs), which are the main type I interferon-producing cells and therefore act as a link of innate and adaptive immune response. Both DC subtypes are potential and early targets of TBEV during the infection of the mammalian host. In this work the capability of TBEV to interfere with the activation of human DCs and T cells was analyzed. Therefore the DC-subtypes as well as T cells were isolated from human buffy coats, cultivated and subsequently infected with TBEV. Expression of activation markers and secretion of inflammatory cytokines as well as Interferon-alpha (IFN-α) levels were determined. It could be demonstrated that pDCs were activated after infection with TBEV, while activation of mDCs was incomplete. TBEV infected pDCs produced high amounts of IFN-α as well as proinflammatory cytokines interleukin-6 (IL-6), IL-8 and tumor necrosis factor-α (TNF-α). Moreover pDCs were capable to restrict TBEV replication. This restriction was dependent of a functional IFNAR signalling pathway. In contrast, mDCs supported TBEV replication and IFN-α production by TBEV infected mDCs was 10-fold lower. Nevertheless TBEV-infected mDCs produced high amounts of IL-6, IL-8 and TNF-α. Activation of TBEV-infected T cells was incomplete since only the activation marker CD69 was upregulated while CD25 and MHC-II remained unchanged. Moreover, TBEV induce a modest cytokine response in T cells including IL-4, IL-5, IL-10, TNF-α and IFN-γ. Nevertheless, T cells do not support an effective replication of TBEV. Therefore, T cells and pDCs are probably not involved in the spreading of TBEV in infected humans. In contrast mDCs, which supported TBEV replication have to be considered as vehicles for virus dissemination