Generierung und Analyse von konditionalen Mausmutanten zur Untersuchung der Interaktion von beta7-Integrin und MAdCAM-1

Kochut, Annika

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Herstellung und Analyse von Mausmutanten zur Untersuchung der Interaktionen von beta7-Integrin und MAdCAM-1 bei lymphozytärer Migration und humoraler Immunantwort. Um die Rolle der zytoplasmatischen Domäne des beta7-Integrins zu identifizieren, wurden Mausmutanten mit spezifischen Mutationen erzeugt. Diese beinhalten zwei Deletionen, die den kompletten Verlust der zytoplasmatischen Domäne bzw. den Verlust der distalen Region verursachen, sowie zwei Punktmutationen in Bereichen, die vermutlich essentiell für die Signalweiterleitung sind. Alle vier Mutationen wurden erfolgreich mittels gezieltem gene targeting in murinen embryonalen Stammzellen etabliert. Mit diesen Stammzellen wurde für drei der Mutationen die Besiedelung der Keimbahn erreicht, was letztlich die Generierung homozygoter Mausmutanten und das in vivo Studium der veränderten beta7-Integrine ermöglichte. Mit Hilfe der MAdCAM-1 defizienten Mausmutante wurde gezeigt, dass dieses Adhäsionsmolekül sowohl bei der Migration von Lymphozyten als auch bei der humoralen Immunantwort eine wichtige Rolle spielt. In MAdCAM-1 defizienten Mäusen können die Peyer`schen Platten des Darms nicht effizient mit Lymphozyten besiedelt werden. Wird kein MAdCAM-1 exprimiert kommt es zu einer signifikanten Reduktion der IgA-Plasmazellen in der intestinalen Lamina Propria. In Immunisierungsexperimenten stellte sich heraus, dass der Verlust von MAdCAM-1 mit einer verringerten spezifischen IgA-Immunantwort einhergeht. Diese Beobachtungen deuten auf eine essentielle Rolle der spezifischen MAdCAM-1-beta7-Integrin Interaktion für das homing von IgA-Plasmazellen hin. Weiterhin konnte belegt werden, dass sowohl das homing von naiven als auch immunkompetenten T-Lymphozyten die von MAdCAM-1 vermittelten Wechselwirkungen benötigt. Die Interaktionen von MAdCAM-1 und beta7-Integrin sind daher entscheidend für die Migration von Lymphozyten in die induktiven Kompartimente und die Effektorkompartimente des GALT und somit essentiell für die Aufrechterhaltung der mukosalen Immunität.

The present work describes the generation and analysis of mouse mutants to investigate the interactions of beta7-Integrin and MAdCAM-1 during lymphocyte migration and humoral immune response. To identify the role of the cytoplasmic domain of beta7-Integrin, different mouse mutants with specific mutations were generated. The mutations contain two deletions, which cause the loss of the complete cytoplasmic domain and the loss of the distal region respectively, and two point mutations in regions of the domain presumably essential for signal transduction. By gene targeting the mutations were successfully established in murine ES cells, which allowed the generation of homozygous mouse mutants to study the effects of the different mutations. The analysis of the MAdCAM-1 deficient mouse mutant showed that MAdCAM-1 is essential as well for the migration of lymphocytes to the GALT as for the humoral immune response. In MAdCAM-1 deficient mice the Peyer`s patches of the gut are not efficiently populated by lymphocytes. The loss of MAdCAM-1 leads to a significant reduction of IgA plasma cells in the intestinal lamina propria. Moreover it was shown that MAdCAM-1 deficient mice are not able to mount a specific IgA immune response in the gut after oral immunization. Therefore we strongly suggest that the specific interactions of MAdCAM-1 and beta7-Integrin are crucial for the homing of IgA plasma cells to the GALT. Furthermore it could be shown that the migration of naïve and effector T cells is also depending on MAdCAM-1 mediated interactions. Therefore the interactions of MAdCAM-1 and beta7-Integrin are crucial for the migration of lymphocytes to the inductive and effector compartments of the GALT and are consequently essential for the maintenance of mucosal immunity.

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Kochut, Annika: Generierung und Analyse von konditionalen Mausmutanten zur Untersuchung der Interaktion von beta7-Integrin und MAdCAM-1. 2008.

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