The role of IDO induced tryptophan depletion and kynurenine accumulation in inhibition of translation initiation and apoptotic decline in activated human T-cells

Indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO) katalysiert die Umsetzung von Tryptophan zu Tryptophanmetaboliten. Dieser Prozess führt zur Erschöpfung dieser essentiellen Aminosäure in der direkten Umgebung der T Zellen. In Mäusen wurde gezeigt, dass Tryptophanabbau durch IDO den „Integrated Stress Response“ auslöst und somit als molekularer Mechanismus für die IDO vermittelte Immunsuppression fungiert. Ziel dieser Arbeit war, die Effekte von IDO im besonderen Bezug auf den GCN2 Signalweg zu erforschen und infolgedessen auch den Einfluss von Tryptophanmangel resultierend aus der Aktivierung des GCN2 Signalweges auf die Proliferation von humanen T Zellen zu ergründen. Unsere Resultate haben bestätigt, dass die Ursache für eine inhibierte T Zellproliferation im humanen System durch Tryptophanmangel hervorgerufen wird. Obwohl primäre humane T Zellen durch hohe CD25 Zelloberflächen Expression im Stande sind, auf Aktivierung zu reagieren, sind sie in ihrer Proliferation gehemmt. Neben dieser Inhibierung durch Tryptophanmangel wurde zusätzlich noch ein erhöhter Anteil an apoptotischen Zellen verzeichnet. Weiters verdeutlichten unsere Daten, dass der „Integrated Stress Response“, im Vergleich zum murinen System, in primären humanen T Zellen nicht durch Tryptophanmangel hervorgerufen wird. Darüber hinaus wurde Autophagie, ein alternativer, durch Stress induzierter Signalweg, nicht durch Tryptophanentzug induziert. Dahingegen wurde der mTOR Signalweg durch erhöhten Stress, wie zum Beispiel Tryptophanmangel und längere Kultivierung im Medium, in primären humanen T Lymphocyten aktiviert Zusammenfassend haben die Ergebnisse dieses Projektes gezeigt, dass der „Integrated Stress Response“ und Autophagie Signalweg in primären humanen T Zellen offenbar keine Rolle in Bezug auf die zelluläre Antwort, bedingt durch Tryptophanmangel, spielt. Nichtsdestotrotz könnten der mTOR Signalweg und erhöhte Apoptose, hervorgerufen durch IDO spezifischen Tryptophanentzug, eine wichtige Bedeutung hinsichtlich der T Zellinhibierung darstellen.Indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO) is responsible for the catalysis of tryptophan to tryptophan metabolites, which triggers a depletion of this essential amino acid and kynurenine accumulation in the microenvironment of T cells. Tryptophan depletion through IDO was suggested as a molecular mechanism of IDO mediated immunosuppression and was also shown to activate the integrated stress response (ISR) via the GCN2 pathway in mice. This thesis aims to explore whether the effects of IDO on the GCN2 pathway are valid also in primary human T-cells, and whether the activation of the GCN2 pathway is associated with the impaired proliferative capacity in primary human T cells upon sensing tryptophan deprivation. Our findings first confirmed that tryptophan deprivation accounts for the inhibition of proliferation in human T-lymphocytes. Although human primary T cells are able to respond to an activation stimulus by highly expressed CD25 cell surface molecules, proliferation is inhibited. T cell inhibition associated with tryptophan deprivation was accompanied by an increased susceptibility to apoptosis. Furthermore our data clearly indicated that, in contrast to the murine system, the integrated stress response was not induced upon tryptophan deprivation in primary human T-cells. Moreover, autophagy, an alternative stress related pathway, was not induced upon tryptophan withdrawal in the primary human system. Yet, the mammalian target of rapamycin (mTOR) pathway was inducible upon exposing primary human T lymphocytes to enforced stress (tryptophan exhaustion, prolonged cell culture). In conclusion, in primary human T cells, the initiation of the ISR and autophagy pathway apparently do not contribute to the cellular adaption to tryptophan deprivation. However, the mTOR pathway and increased apoptotic susceptibility may account for the T cell inhibitory effects evoked by IDO activity

Strategien der Feuchtgebietsrestauration in Waasen

Die menschlichen Eingriffe, hauptsächlich durch Entwässerung und Landnutzungswandel, führten zur Zerstörung der einst ausgedehnten Feuchtlebensräume im Waasen (Nordburgenland) und machen eine ökologische Restauration notwendig. Zur Beschreibung des ökologischen Restaurationspotenzials des Gebietes wurden repräsentative Vegetationstypen erhoben und statistische Analysen durchgeführt, um den Zusammenhang mit den auf sie einwirkenden Umwelteinflüssen zu beschreiben. Des Weiteren wurde die Vernetztheit der kartierten Biotope analysiert. Die Vegetationserhebung ergab 34 verschiedene Vegetationstypen, die als Indikatoren für die herrschenden Umweltbedingungen und Grundlage für die Berechnung der Pflanzenartenvielfalt herangezogen werden konnten. Die geringe Vielfalt und die Artenzusammensetzung der Vegetationstypen spiegeln die Folgen der Entwässerungsmaßnahmen und die hohe Anreicherung von Stickstoff im Boden wieder. Die Analyse der Vernetztheit zeigte die allgemein zu geringe Flächengröße und die massive räumliche Trennung der Feuchtbiotope. Von den Ergebnissen der Analysen ließen sich mögliche Restaurationsmaßnahmen, die im Zuge einer Literaturrecherche gewonnen wurden, ableiten und deren Anwendbarkeit auf das Untersuchungsgebiet diskutieren. Maßnahmen, wie eine räumlich und zeitlich abgestufte Kombination aus Mahd und Beweidung, diverse technische Verfahren zur Erhöhung des Grundwasserspiegels und der Entzug von Nährstoffen aus dem Boden, eignen sich nicht nur die Wiederherstellung der für diese Moorstandorte typischen Vegetation, sondern würden auch die Artenvielfalt insgesamt erhöhen. Die Einbringung von Strukturelementen, wie z. B. Hecken und Ackerrandstreifen, würden die Vernetztheit des Gebietes erhöhen und das Landschaftsbild bereichern. Aus der ergänzenden Diskussion der Anwendung restaurationsökologischer Konzepte auf den Waasen ergab sich die Notwendigkeit, ein klares Restaurationsziel zu definieren, welches auf einem breiten Konses aller Beteiligten basiert

Activity-based shop floor management – A concept to enhance flexibility

Volatile markets, an increasing shortage of skilled workers and individual customer requirements as well as the growing desire for a fulfilling work-life balance among employees are influencing the production environment. Flexibility and adaptability are possible key factors to enable companies to meet these challenges. A concept for an activity-based shop floor management has been developed to make work organization more flexible in the area of production. In this concept, first of all activity packages are defined and evaluated, for example with regard to their requirements. Furthermore, it is necessary to define competence levels into which the employees are clustered according to their abilities. Thus, a competence-oriented matching of activity packages and employees is possible. The employee can choose tasks from the pre-grouped activity packages. The result is a generally valid concept for flexible staff deployment planning, which is evaluated in the automotive industry. This concept allows a change from role-based to activity-based task assignment with gamified incentive system, whereby specialists can be deployed more efficiently according to their qualifications

Intravenous injection of cyclosporin A loaded lipid nanocapsules fights inflammation and immune system activation in a mouse model of diabetic retinopathy

Inflammation and immune system activation are key pathologic events in the onset and escalation of diabetic retinopathy (DR). Both are driven by cytokines and complement originating from the retinal pigment epithelium (RPE). Despite the RPE’s pivotal role, there is no therapeutic tool to specifically interfere with the RPE-related pathomechanism. A therapy that addresses RPE cells and counteracts inflammation and immune response would be of paramount value for the early treatment of DR, where currently are no specific therapies available. Here, we utilized lipoprotein-mimetic lipid nanocapsules to deliver the anti-inflammatory and immunosuppressive drug cyclosporin A (CsA) to RPE cells. Using a mouse model of DR that mirrors all pathologic aspects of human DR, we demonstrate that intravenously applied CsA-loaded lipid nanocapsules comprehensively counteract inflammation and immune system activation. One single injection suppressed the expression of pro-inflammatory cytokines, dampened macrophage infiltration, and prevented macrophage and microglia activation in eyes with DR. This work shows that CsA-loaded lipid nanocapsules can offer new avenues for the treatment of DR

A single intravenous injection of cyclosporin A–loaded lipid nanocapsules prevents retinopathy of prematurity

Retinopathy of prematurity (ROP) is a retinal disease that threatens the vision of prematurely born infants. Severe visual impairment up to complete blindness is caused by neovascularization and inflammation, progressively destroying the immature retina. ROP primarily affects newborns in middle- and low-income countries with limited access to current standard treatments such as intraocular drug injections and laser- or cryotherapy. To overcome these limitations, we developed a nanotherapeutic that effectively prevents ROP development with one simple intravenous injection. Its lipid nanocapsules transport the antiangiogenic and anti-inflammatory cyclosporin A efficiently into disease-driving retinal pigment epithelium cells. In a mouse model of ROP, a single intravenous injection of the nanotherapeutic prevented ROP and led to normal retinal development by counteracting neovascularization and inflammation. This nanotherapeutic approach has the potential to bring about a change of paradigm in ROP therapy and prevent millions of preterm born infants from developing ROP

Intravenous injection of cyclosporin A loaded lipid nanocapsules fights inflammation and immune system activation in a mouse model of diabetic retinopathy

Inflammation and immune system activation are key pathologic events in the onset and escalation of diabetic retinopathy (DR). Both are driven by cytokines and complement originating from the retinal pigment epithelium (RPE). Despite the RPE's pivotal role, there is no therapeutic tool to specifically interfere with the RPE-related pathomechanism. A therapy that addresses RPE cells and counteracts inflammation and immune response would be of paramount value for the early treatment of DR, where currently are no specific therapies available. Here, we utilized lipoprotein-mimetic lipid nanocapsules to deliver the anti-inflammatory and immunosuppressive drug cyclosporin A (CsA) to RPE cells. Using a mouse model of DR that mirrors all pathologic aspects of human DR, we demonstrate that intravenously applied CsA-loaded lipid nanocapsules comprehensively counteract inflammation and immune system activation. One single injection suppressed the expression of pro-inflammatory cytokines, dampened macrophage infiltration, and prevented macrophage and microglia activation in eyes with DR. This work shows that CsA-loaded lipid nanocapsules can offer new avenues for the treatment of DR.ISSN:2190-393XISSN:2190-394

Loss of MAPK-activated protein kinase 2 enables potent dendritic cell-driven anti-tumour T cell response

Abstract Maintaining dendritic cells (DC) in a state of dysfunction represents a key mechanism by which tumour cells evade recognition and elimination by the immune system. Limited knowledge about the intracellular mediators of DC dysfunction restricts success of therapies aimed at reactivating a DC-driven anti-tumour immune response. Using a cell type-specific murine knock-out model, we have identified MAPK-activated protein kinase 2 (MK2) as a major guardian of a suppressive DC phenotype in the melanoma tumour microenvironment. MK2 deletion in CD11c+ cells led to an expansion of stimulatory CD103+ DCs, mounting a potent CD8+ T cell response that resulted in elimination of highly aggressive B16-F10 tumours upon toll-like receptor (TLR) activation in the presence of tumour antigen. Moreover, tumour infiltration by suppressive myeloid cells was strongly diminished. These insights into the regulation of DC functionality reveal MK2 as a targetable pathway for DC-centred immunomodulatory cancer therapies