Investigation of immune impairment status in primary immune deficiency and spinal cord injury
Birincil bağışıklık yetersizliği ve omurilik yaralanmasında bağışıklık bozukluğu durumunun araştırılması
- Tez No: 663046
- Danışmanlar: PROF. DR. İHSAN GÜRSEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Genetik, Biology, Genetics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 147
Özet
Birincil İmmün Yetmezlikler (PID'ler), bağışıklık sisteminin herhangi bir kısmında sorunlara neden olan kalıtsal bozukluklardan kaynaklanır. Mutasyonlara bağlı olarak hastalarda birbirinde farklı belirtiler görülebilir. Genellikle hastalarda mikrobiyal ajanlara karşı cevaplarda anormallik görülürken, immün sistemde olan defekte göre her hastaya farklı tedaviler uygulanmaktadır. Bu nedenle, hastalığı ve tedavi seçeneklerini daha iyi anlamak için bağışıklık sisteminin PID'lerde nasıl çalıştığını karakterize etmek çok önemlidir. Bu çalışmada, iki farklı mutasyonu (CD27 ve STAT1 GOF) ve bunların bağışıklık sisteminin doğuştan ve adaptif kolu üzerindeki etkilerini araştırdık. Bir trans-membran reseptörü olan CD27, T, B ve NK hücreleri için lökosit farklılaşma belirteçlerinden biridir. Ortak uyarıcı molekül CD70'e bağlanarak bu hücrelerin aktivasyonunda yer alır ve hücre hayatta kalmasına aracılık eder. CD27 eksikliğinde, esas olarak T hücresine bağlı B hücresi yanıtlarının kaybı ve T hücre disfonksiyonu ile birlikte antikor üretimi görülür. Burada, genetik CD27 eksikliği olan iki hastanın immünolojik fenotipleri tanımlanmıştır. Hastalardan elde edilen PBMC'lerin, CD3+T ve CD19+B hücrelerinin CD27 ekspresyonu yoktu. CD19+/ CD24hi / CD38hi geçiş B hücrelerinin sıklığı, sağlıklı hücrelere göre daha yüksekti. Bir hastada ters CD4+/ CD8+T hücre oranı gözlendi. IFN-β uyarımından sonra, CD4+T hücrelerinde STAT1'in fosforilasyon seviyesi, sağlıklı gruba göre CD27-/- hastalarda artmıştır. IL-6 uyarımı üzerine CD27-/- ve sağlıklı donör CD4+T hücreleri arasında fosfo-STAT3 seviyelerinde bir fark yoktu. Bununla birlikte, CD27-/-'nin CD4+T hücrelerinin IL-2 stimülasyonu üzerine azalmış STAT5 fosforilasyon seviyeleri gözlendi. Sağlıklı ve CD27 eksikliği olan hastalardan alınan PBMC'ler PMA / İonomisin ile uyarıldığında ve sitokin salınımları açısından analiz edildiğinde, artmış IFN-𝛾, IL-4 ve IL-17a salımı gözlemlendi. Farklı TLR ve enflamasyon yollarının aktivasyonu yoluyla, hastalarda normal IFN-𝛾 ve IL-1β tepkileri gözlenirken, artmış TNF-α ve IL-10 mevcuttu. Sonuçlar, hastaların hem humoral hem de hücresel immün tepkilerinin CD27 eksikliğinde bozulabileceğini göstermektedir. STAT1, mutasyonları işlev kazanımı (GOF) veya işlev kaybına (LOF) neden olabilen STAT protein ailesinin bir üyesidir. Her iki mutasyonda da tekrarlayan enfeksiyonlar yaygındır. Bu çalışmada STAT1 GOF olduğu bilinen farklı hastanelerden 6 hastanın doğuştan ve adaptif bağışıklık sistemlerinin yanıtları incelenmiştir. Hücrelerin STAT1 fosforilasyon ve defosforilasyon seviyelerini belirlemek için, IFN-β tedavisi ile CD4+T hücresi fosforilasyon seviyeleri akış sitometrisi ile analiz edildi. STAT1 GOF hastalarında dengesiz Th1 ve Th17 yanıtı bilindiği için Th1 ve Th17 yanıtları incelendi. Doğuştan gelen bağışıklıktaki kusurları belirlemek için sitokin ELISA, farklı PRR ligandları aracılığıyla gerçekleştirildi. Nötrofil aktiviteleri için hücreler uyarılmış ve uyarılmamış olarak mikroskobik ve florometrik yöntemlerle incelendi. Sonuç olarak, tüm hastaların p-STAT1 düzeyleri ve p-STAT1 pozitif CD4+T hücrelerinin, hastalarda STAT1 GOF mutasyonunu onaylayan sağlıklı kontrollere göre daha yüksek olduğu bulundu. STAT1 fosforilasyon seviyesi yüksek olmasına rağmen hastalarda Th1 cevabına bağlı olarak salınan IFN-𝛾'nın düşük olduğu belirlendi. Mevcut Kronik Mukokutanöz Kandidiyaz enfeksiyonu ile desteklenen hastalarda Th17 yanıtı da düşüktü. Hastaların endozomal ve enflamatuar yolların ligandlarına tip II interferon tepkileri sağlıklı kontrollere göre daha düşük iken normal IL-12 sekresyonu gözlendi. Bazı hastalarda bazal düzeyde artmış NETotik aktiviteler, spontane NET oluşumu görülürken bazıları PMA stimülasyonu yoluyla NETozu indükleyemedi. STAT1 GOF hastalarında da bozulmuş bağışıklık durumu gözlendi. Omurilik yaralanması (SCI), omurilikte ve omurilik kanalındaki sinirlerde meydana gelen ve yaralanma bölgesinde tamamen veya kısmen his kaybına neden olan hasardır. SCI hastalarında travma sonrası yaralanma bölgesinde kontrolsüz immün yanıt oluştuğu ve bu durum lezyonun neden olduğu hasarı artırdığı için bu hastalarda immün sistem yanıtlarının incelenmesi önemlidir. Bu çalışmada, enfeksiyonlu ve enfeksiyonsuz SCI hastalarının doğuştan gelen ve uyarlanabilir bağışıklık sistemi yanıtlarının ne kadar farklı olduğunu belirlemeye çalıştık. T, B, NK hücreleri ve pDC'lerin yüzdeleri tam kandan belirlendi. İki hastada ters CD4 / CD8 oranı gözlendi. Hastalarda artmış Treg ve pDCs hücre yüzdesi görülürken, B ve NK hücre yüzdeleri hastadan hastaya farklı olduğu belirlendi. Salınan IFN-𝛾, IL-17 ve IL-10 seviyeleri, PMA / İonomisin üzerinde akış sitometrisi ile belirlendi. SCI hastalarında normal Th17, artmış Th1 ve Treg yanıtlarının olduğu belirlendi. NETotic aktiviteleri mikroskobik ve florometrik olarak ve ROS üretimi yoluyla incelendi. Sağlıklı deneklerde tüm hastaların nötrofillerinin NETotik aktiviteleri benzer olmasına rağmen, florometrik sonuçlar bazı hastaların sağlıklı kontrollerden daha fazla NETotik aktiviteye bazal seviyede sahip olduğunu gösterdi. Ayrıca hastaların PMA ile inkübasyon sonucunda daha düşük miktarlarda ROS ürettikleri de bulundu. Bu sonuçlar, SCI hastalarının, artan nötrofil aktivitesine ve aşırı Treg aktivitesinin neden olduğu IL-10 miktarının immünosupresif etkisine rağmen patojene düşük yanıt nedeniyle enfeksiyona daha duyarlı hale geldiğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Primary Immunodeficiencies (PIDs) are raised by immune impairment causing disorders. In the patients carrying deficiency in any part of immune system, various defects and symptoms are observed. Generally, abnormality against microbial agents are seen in patients and different therapies are applied depending on defect. That's why it is crucial to characterize how immune system works in PIDs for better understating of disease and treatment options. In this study, we investigated two different mutations (CD27 and STAT1 GOF) and their effects on innate and adaptive arm of immune system. A trans-membrane receptor, CD27, is a one of the leukocyte differentiation markers for T, B and NK cells. It is involved in the activation of these cells by binding to the co-stimulatory molecule CD70 and mediates cell survival. In CD27 deficiency, loss of T cell dependent B cell responses and antibody production along with T cell dysfunction are mainly seen. Herein, immunological phenotypes of two patients with genetic CD27 deficiency were described. CD27 expression of the PBMCs, CD3+ T and CD19+ B cells obtained from the patients were absent in patients. Frequency of CD19+/CD24hi/CD38hi transitional B cells were higher compared to healthy controls. Reversed CD4+/CD8+ T cell ratio was observed in one patient. After IFN-β stimulation, the phosphorylation level of STAT1 in CD4+ T cells was increased in CD27-/- patients as compared to healthy group. There was no difference in phospho-STAT3 levels between CD27-/- and healthy donor CD4+ T cells upon IL-6 stimulation. However, decreased STAT5 phosphorylation levels were observed upon IL-2 stimulation of CD4+ T cells of CD27-/-. When PBMCs from healthy and CD27 deficient patients were stimulated with PMA/Ionomycin and analyzed for cytokine secretions, increased IFN-𝛾, IL-4 and IL-17a secretion were investigated. Through activation of different TLR and inflammasome pathways, normal IFN-𝛾 and IL-1β responses were observed while increased TNF-α and IL-10 was present in patients. Results suggest that patients' both humoral and cellular immune responses could be impaired in CD27 deficiency. STAT1 is a member of the STAT protein family whose mutations can cause gain-of-function (GOF) or loss of function (LOF). Recurrent widespread infections are common in both mutations. In this study, the responses of innate and adaptive immune systems of 6 patients from different hospitals known to have STAT1 GOF were examined. To determine the STAT1 phosphorylation and dephosphorylation levels, cells were treated with IFN-β and CD4+ T cell phosphorylation levels were analyzed by flow cytometry. Th1 and Th17 responses were examined since imbalanced Th1 and Th17 response is known in STAT1 GOF patients. To identify defects in innate immunity, cytokine ELISA was performed through different PRR ligands. For neutrophil activities, cells were examined as untreated and treated form by microscopically and fluorometrically. As a result, it was found that p-STAT1 levels and p-STAT1 positive CD4+ T cells of all patients were higher than healthy controls which approves STAT1 GOF mutation in patients. Although the STAT1 phosphorylation level was high, it was determined that IFN-𝛾 released due to Th1 response was low in patients. Th17 response were low in patients which is supported by current infection of Chronic Mucocutaneous Candidiasis. Type II interferon responses of the patients to the ligands of the endosomal and inflammatory pathways were lower than healthy controls while normal IL-12 secretion was observed. Some patients had increased NETotic activities at the basal levels supported by spontaneous NET formation, while some patients were not able to induce NETosis through PMA stimulation. Impaired immune status was observed in STAT1 GOF patients as well. Spinal cord injury (SCI) is damage occurring in the spinal cord and nerves within the spinal canal that causes completely or partially loss of sensation around injury site. Since uncontrolled immune response occurs at the post-traumatic injury site in SCI patients and this situation increases the damage caused by the lesion, it is important to examine the immune system responses in these patients. In this study, we tried to determine how innate and adaptive immune system responses of SCI patients with and without infection differ. Percentages of T, B, NK cells and pDCs were determined from whole blood. Reversed CD4/CD8 ratio was observed in two patients. Increased Treg and pDCs cell percentage was seen in patients while B and NK cell percentages are different from patient to patient. Released IFN- 𝛾, IL-17 and IL-10 levels were determined by flow cytometry upon PMA/Ionomycin. Normal Th17, increased Th1 and Treg was investigated in SCI patients. NETotic activities were examined microscopically and fluorometrically and via ROS production. Although NETotic activities of neutrophils of all patients were similar in healthy subjects, fluorometric results showed that some patients had more NETotic activities compared to healthy controls. It was also found that patients produced lower amounts of ROS as a result of incubation with PMA. These results suggest that SCI patients become more susceptible to infection due to the low response to the pathogen despite increased neutrophil activity and the immunosuppressive effect of the amount of IL-10 caused by excess Treg activity.
Benzer Tezler
- Investigation of the biochemical parameters in pre-symptomatic and symptomatic SOD1 mutated rat model of ALS
SOD1 mutasyonlu ALS sıçanlardaki biyokimyasal parametrelerin semptom öncesi ve semptomlardan sonraki dönemde incelenmesi
DUYGU AYDEMİR
Doktora
Türkçe
2021
BiyokimyaKoç ÜniversitesiHücresel ve Moleküler Tıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURİYE NURAY ULUSU
- Characterization of emilin-2 in lung injury and regenerationusing single-cell transcriptomics
Başlık çevirisi yok
MERT AKGÜNDÜZ
- Otoimmün endokrinopatisi olan hastalarda otoimmün poliendokrinopati sıklığının araştırılması
Investigation of the frequency of autoimmune polyendocrine syndrome in patients with diagnosis of autoimmune endocrine disease
SERCAN ÖZBEK
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2022
Endokrinoloji ve Metabolizma HastalıklarıAdnan Menderes Üniversitesiİç Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENGİN GÜNEY
- Alüminyum klorür (ALCL3) ile oluşturulan deneysel alzheimer hastalığı modelinde irisin hormonu düzeylerinin dişi ve erkek sıçanlarda araştırılması
Investigation of irisin hormone levels in female and male rats in experimental alzheimer's disease model created with aluminum chloride (AlCl3)
METEHAN ŞEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
FizyolojiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiFizyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET BOŞNAK
- Hematolojik malign hastalıklarda genomik instabilitenin farklı sitogenetik yöntemlerle (kromozom aberasyonu, kardeş kromatid değişimi, mikronukleus) araştırılması
The investigation of genomic instability in patients with haematological malignant diseases by different type of cytogenetic methods (chromosomal aberation, sister chromatid exchange, micronucleus)
BAŞAK SEVİNÇ
