Gerlach, Nicole:

Einfluss der Typ-I-Interferone und IFN-alpha-Subtypen auf die retrovirale Friend Virus-Infektion

Duisburg, Essen (2007), V, 147 Bl.
Dissertation / Fach: Biologie; Medizin
Fakultät für Biologie
Medizinische Fakultät
Dittmer, Ulf (Doktorvater, Betreuerin)
Müller, Wolfgang-Ulrich (GutachterIn)
Dissertation
Abstract:
IFNα, von denen im Mausgenom 14 IFNα Gene existieren, und IFNβ gelten als zentrale Zytokine bei der Abwehr von Virusinfektionen. Die Relevanz von IFNα und IFNβ bei der Immunität gegen humanpathogenen Retroviren, wie HIV und HTLV ist aber weitestgehend unbekannt. Daher ist es wichtig grundlegende Wirkweisen von Typ I Interferonen in geeigneten Tiermodellen zu untersuchen. Die Infektion von Mäusen mit dem retroviralen Friend Virus Komplex (FV) wurde daher als Modell
verwendet, um die Funktion von Typ I Interferonen zu untersuchen. Nach FVInfektion von Mäusen konnten IFNα und IFNβ mRNA Transkripte in der Milz nachgewiesen werden. Die wichtige Rolle von Typ I IFN in der frühen Immunantwort gegen FV wurde bei der Infektion von Mäusen mit einer Defizienz des Typ I IFNRezeptors oder IFNβ deutlich. Die Viruslast im Plasma und in der Milz war in beiden „knockout“ Mäusen höher im Vergleich zu Wildtypmäusen. Diese Unterschiede wurden durch die antiviralen Effekte von IFNα und IFNβ hervorgerufen, die höchstwahrscheinlich durch antivirale Enzyme als auch immunmodulatorische Effekte der Typ I IFN auf die T-Zell Antwort vermittelt wurden. Das Fehlen von IFNAR oder IFNβ erhöhte dabei nicht nur die Viruslast in der akuten, sondern auch in der chronischen Phase der FV-Infektion. Untersuchungen zum therapeutischen Einsatz von IFNα in der akuten Phase der Infektion zeigten deutlich die inhibitorische Wirkung von Typ I IFN auf die FV-Replikation. Die IFNα Therapie war am effektivsten, wenn mit der Behandlung vor oder sofort nach der Infektion begonnen wurde. In der chronischen Infektion konnte dagegen kein therapeutischer Effekt von IFNα nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse zeigen die wichtige Rolle von Typ I IFN in der frühen Immunabwehr gegen Retroviren. Die Typ I IFN umfassen in der Maus jedoch 14 verschiedene IFNα Subtypen, die sich in ihrer biologischen Aktivität unterscheiden können. Im zweiten Teil der Arbeit wurden daher die Unterschiede in der antiviralen Effektivität der IFNα Subtypen IFNα1, IFNα4, IFNα6 und IFNα9 in der FV-Infektion, sowie die antiviralen Wirkmechanismen dieser IFNα Subtypen untersucht. Bei allen untersuchten Subtypen konnte ein inhibitorischer Effekt gegen FV in vitro nachgewiesen werden. Untersuchungen zur therapeutischen Gabe der IFNα Subtypen bei FV-infizierten Mäusen zeigten, dass die Subtypen IFNα1, IFNα4 und IFNα9 zu einer unterschiedlich starken Reduktion der Viruslast im Blut und in der Milz von Mäusen führten. Die Reduktion der Viruslast nach IFNα1 Therapie korrelierte mit der verstärkten Induktion FV-spezifischer CD8+ T-Zellen und NK-Zellen, während die geringere Viruslast in IFNα4 und IFNα9 behandelten Tieren ausschließlich mit der verstärkten Aktivierung von NK-Zellen in der Milz korrelierte. Die Ergebnisse der immunologischen Untersuchungen zeigen, dass es trotz endogener IFNα Antwort nach Infektion sinnvoll seien kann, die Immunantwort gegen Viren durch eine gezielte Therapie mit ausgewählten IFNα Subtypen zu verstärken. Das Verständnis über die unterschiedlichen antiviralen Eigenschaften der IFNα Subtypen gegen Retroviren ermöglicht es, die zukünftige therapeutische Anwendung von IFNα Subtypen bei retroviralen Infektionen zu ermöglichen.

IFNα, which includes 14 IFNα genes in the mouse, and IFNβ are the central cytokines in the defence against many viral infections. However, since there is no rodent animal model for the human immunodeficiency virus (HIV) the antiviral effect of IFN-α and IFN-β in retroviral infections is not well characterized. In the current
study we have used the Friend virus (FV) model to determine the activity of type I interferons against a murine retrovirus. After FV infection of mice IFN-α and IFN-ß mRNA transcripts could be detected in the spleen. The important role of type I IFN in the early immune defence against FV became evident when mice deficient in IFN type I receptor (IFNAR-/-) or IFNß (IFNß -/-) were infected. The levels of FV infection in plasma and in spleen were higher in both strains of knockout mice in comparison to C57BL/6 wild type mice. This difference was induced by an antiviral effect of IFN-α and IFN-ß, which was most likely mediated by antiviral enzymes as well as by an effect of these IFN on T cell responses. Interestingly, the lack of IFNAR and IFNß enhanced viral loads during acute and chronic FV infection. Exogenous IFNα could be used therapeutically to reduce FV replication during acute but not chronic infection. These findings indicate that type I IFN plays an important role in the immediate antiviral defence against Friend retrovirus infection. However, type I IFN comprises in the mouse of 14 different IFNα subtypes, which can vary in their biological activity. Thus, the goal of the second part was to determine the differences in the antiviral effects of the subtypes IFNα1, IFNα4, IFNα6 and IFNα9 in the FV-infection as well as to analyse the mode of action of these subtypes. All tested subtypes showed an antiviral activity against FV in vitro. Treatment of FVinfected mice with the IFNα subtypes IFNα1, IFNα4 and IFNα9 led to a reduction of varying strengths of the viral load. The decreased viral load after IFNα1 treatment correlated with the increased induction of FV-specific CD8+ T-cells and NK-cells, whereas the lower viral load in the IFNα4 and IFNα9 treated mice exclusively correlated with the activiation of NK-cells in the spleen. The results of the immunological investigations show, that despite an endogene IFNα response after infection, it may make sense to activate the immune response against viruses by a specific treatment with selected IFNα subtypes. The knowledge about the different antiviral properties of the IFNα subtypes against retroviruses can enable the clinical use of retroviral infections in future.