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Die Marek’sche Erkrankung (MD) ist weltweit eines der bedeutendsten Probleme in der Geflügelindustrie und verantwortlich für erhebliche wirtschaftliche Schäden. Die MD wird durch ein lymphotropes und strikt zell-assoziiertes α-Herpesvirus (MDV) verursacht, das immunsuppressiv wirkt und regelmäßig T Zelltumore induziert. B- und T-Zellen sind die primären Zielzellen des MDV in vivo. In B-Zellen kommt es zu einer lytischen Infektion und zum massiven Untergang der infizierten Zellen. Dagegen wird eine latente Infektion primär in CD4+ αβTCR+ T-Zellen beobachtet, welche nach Reaktivierung des Virus auch transformieren und Lymphome bilden können. Bis heute basieren alle Untersuchungen zur MD Pathogenese entweder auf in vivo Versuchen oder aber auf Zellkultursystemen, die mit Fibroblasten oder Nierenzellen arbeiten. Ein in vitro Infektionssystem für B- und T-Zellen, den primären Zielzellen des Virus, konnte bis heute nicht etabliert werden. Ursächlich hierfür war das Fehlen geeigneter Zellkultursysteme für diese Zellen, die ex vivo nur eine sehr kurze Überlebenszeit und einen schnellen apoptotischen Zelltod zeigen. Fortschritte in der aviären Immunologie haben zur Charakterisierung zahlreicher Zytokinen und Wachstumsfaktoren geführt, die B- und T-Zellen in vitro aktivieren, zur Proliferation anregen und erhöhte Überlebensraten induzieren. Diese Zytokine wurden in der vorliegenden Arbeit genutzt, um neue Kultursysteme für Hühner-Lymphozyten zu etablieren, mit deren Hilfe in vitro MDV Infektionsmodelle für B- und T Zellen aufgebaut werden konnten. Die erfolgreiche Infektion der Zellen wurde mit Hilfe genetisch modifizierten MDV-Reporterviren (MDV RB-1B UL47GFP und RB-1B MeqGFP-UL47RFP) nachgewiesen. Die aus der Milz, dem Blut und der Bursa Fabricii isolierten B-Zellen wurden mit löslichem chCD40L stimuliert und mit MDV RB-1B UL47GFP infizierten Fibroblasten co-kultiviert. Zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Infektion konnten infizierte B-Zellen durch die Expression von UL47GFP durchflusszytometrisch identifiziert werden. Die Infektion wurde zusätzlich durch die zytoplasmatische Färbung der MDV-Proteine ICP4 und gB bestätigt. Der Anteil infizierter Bursa-B-Lymphozyten stieg von 2,5% am ersten Tag nach der Infektion (p.i.) bis auf ca. 15% an Tag 4 p.i. Vergleichbare Werte wurden auch für B-Zellkulturen aus der Milz und dem Blut gefunden. Die durchflusszytometrische Charakterisierung der infizierten Zellpopulation erfolgte mit Hilfe zahlreicher Hühner-spezifischer monoklonaler Antikörper. Infizierte B-Zellen sind chBu1+ und zeigen einen distinkten Phänotyp sowie eine intermediäre Zellgröße. Für die weitere Charakterisierung wurden infizierte und nicht infizierte Bursa-B-Zellen durchflusszytometrisch sortiert (> 95% Reinheit) und Mikroarray basierten Genexpressionsanalysen unterzogen. Auch T-Zellen aus der Milz, dem Blut und dem Thymus konnten nach αVβ1-TCR (TCR-2) Stimulation auf dieselbe Weise mit RB-1B MeqGFP-UL47RFP infiziert werden. Der Hauptteil der infizierten T-Zellen zeigte einen CD4+ αVβ1-TCR+ Phänotyp, allerdings fanden sich auch einige infizierte CD8+ T-Zellen. Durch die alleinige Expression von MeqGFP oder die gleichzeitige Expression von UL47RFP und MeqGFP konnten die infizierten Thymozyten in eine latent und eine zytolytisch infizierte Population unterteilt werden. Während die zytolytisch infizierte Population primär aus B-Zellen und CD8+ T-Zellen bestand, waren die latent infizierten T-Zellen zum Großteil CD4+ T Zellen. Erstmals gelang es in dieser Arbeit die Übertragung des Virus von der B-Zelle auf die T Zellen durch Co-Kultivierung mit durchflusszytometrisch sortierten infizierten B Zellen direkt nachzuweisen. Darüber hinaus konnten aus Langzeitkulturen infizierter Thymozyten vier lymphoblastoide Zelllinien (JS1 –JS4) isoliert werden. Alle vier Linien zeigten ein homogenes, lymphoblastoides Erscheinungsbild und waren CD4+, αVβ1-TCR+, MHC I+ und MHC II+. Dieser Phänotyp entspricht exakt dem von in vivo transformierten T Zelllymphomen. Das in dieser Arbeit etablierte Infektionssystem ist das erste Kultursystem, mit dem eine reproduzierbare und effiziente MDV Infektion von Lymphozyten in vitro erreicht wird. Es spiegelt die verschiedenen Phasen des natürlichen Infektionszyklus wider. Damit eröffnet sich erstmals ein Weg, die Interaktion von B-Zellen und Virus, bzw. T-Zellen und Virus detailliert und zu definierten Zeitpunkten zu analysieren. Hervorzuheben ist, dass die hier beschriebenen Methoden nicht nur verbesserte Untersuchungsmöglichkeiten bieten, sondern auch dazu beitragen können, die Zahl der bisher notwendigen Tierversuche in der MDV-Forschung deutlich zu reduzieren.

ATX-II wurde ursprünglich aus dem Gift der Seeanemone Anemonia sulcata isoliert und ist als potenter Aktivator spannungsgesteuerter Natriumionenkanäle (Navs) bekannt, da es einen persistierenden Na+-Strom induziert. Vor Kurzem wurden bestimmte Nav Subtypen mit menschlichem Schmerz in Verbindung gebracht. Somit liegt es nahe, dass detaillierte Kenntnisse über die Regulierung von Navs für die Entwicklung neuer Pharmaka im Bereich der Schmerztherapie von Vorteil sind. Auch der durch einen alternativen Inaktivierungsmechanismus entstehende resurgent current spielt nach Erkenntnissen der jüngsten Zeit eine Rolle im Schmerzgeschehen. Er kann einen Angriffspunkt für neue Analgetika darstellen, so man seine Entstehung und mögliche Modifikationen entschlüsseln kann. Das Ziel dieser Arbeit war es, zu untersuchen, ob ATX-II resurgent currents von Navs in großen und kleinen murinen DRGs verändern bzw. induzieren kann. Zudem sollte beleuchtet werden, ob und wenn ja, welche Wirkung das Toxin auf periphere A- und C Schmerzfasern hat. Die Auswirkungen von ATX-II auf Navs wurden in großen und kleinen DRGs der Maus sowie in Zelllinien mit whole-cell voltage-clamp Messungen untersucht. Gesunde humane Probanden bewerteten Empfindungsänderungen (Schmerz und Juckreiz) nach intrakutaner Injektion von ATX-II. Mit Hilfe des "Laser Doppler Imagers" wurde das mögliche Auftreten eines Axon Reflex Erythems untersucht. Die mittels des FACS Zellsortierers nach Zellgröße sortierten DRGs wurden mit RT-qPCR auf ihren Gehalt an Nav1.6, Nav1.7 und 4 mRNA untersucht. ATX-II verstärkte resurgent currents in großen DRGs, zeigte in kleinen jedoch keinen Effekt. Im heterologen Expressionssystem trat ein resurgent current erst auf, wenn 4 Peptid über die Intrazellulärflüssigkeit zur Verfügung stand. Korrelierend zu den Befunden auf Zellebene rief ATX-II bei intrakutaner Injektion im Menschen nur solange stechenden Schmerz und veränderte mechanische Empfindung hervor, wie die A-Fasern für die Schmerzleitung verfügbar waren. Nachdem ein Nervenkompressionsblock angelegt und die Leitung via A-Fasern blockiert war, waren die ATX-II vermittelten Effekte verschwunden. Zudem konnte kein Axon Reflex Erythem gefunden werden, das ein Zeichen für eine C-Schmerzfaser-Aktivierung wäre. Die Ergebnisse dieser Arbeit legen nahe, dass geringe Konzentrationen von ATX-II eine selektive Wirkung auf große DRGs haben. Erst durch Hinzufügen von 4-Peptid ist es möglich mit dem Toxin resurgent current in kleinen DRGs sowie Zelllinien mit heterolog exprimierten Nav1.6 und Nav1.7 zu induzieren. Dies lässt darauf schließen, dass es kleinen DRGs an 4 in ausreichender Menge mangelt und deshalb kein resurgent current sichtbar ist. Ebenso übt ATX-II einen Effekt auf A Fasern aus, die mit großen DRGs verbunden sind, wohingegen C-Fasern weitgehend unbeeinflusst bleiben. Die intrakutane Injektion von ATX-II führt zu stechendem Schmerz und einer Juckreiz ähnlichen Empfindung, die sich durch A-Faser-Block verhindern lässt. Daraus kann man schließen, dass ATX-II in niedrigen Konzentrationen als spezifischer A-Faser Aktivator fungiert.

Wachstum und Differenzierung sind zentrale Prozesse bei der Entstehung und Entwicklung des Lebens. Die Größe eines Zellverbandes wird vor allem durch die Balance zwischen Zellwachstum, Proliferation und die Apoptoserate definiert (Lupu et al. 2001). Unterschiedliche Größen von Organen können durch unterschiedliche Zellzahlen und/oder durch unterschiedliche Zellgrößen bedingt sein. So ist der Mensch beispielsweise größer als eine Maus, vor allem weil er mehr Zellen hat (Raff 1996). Im Vergleich dazu wurden bei verschiedenen Drosophila-Unterarten unterschiedliche Flügelgrößen aufgrund einer Änderung der Zellgröße entdeckt (Prout & Barker 1989). Allerdings ist bis heute nur unzureichend geklärt, wie das Wachstum durch Zellgröße und -zahl koordiniert ist und wie dadurch Struktur und Funktion von Organen bzw. Organismen entstehen. Ein zentrales regulatorisches System für die Kontrolle des Wachstums ist das GH/IGF (Wachstumshormon/Insulin-Like Growth Factor)-System. Ohne die endo- und parakrin wirksamen Komponenten GH und IGF-I ist in der Maus postnatal nahezu kein Wachstum möglich. Mäuse, die weder funktionelles GH noch IGF-I besitzen, erreichen nur 17 % der Größe und des Gewichts einer vergleichbaren adulten Maus. Damit stoßen sie an die kleinste gerade noch für ein Säugetier tolerierbare Größe (Lupu et al. 2001). Wichtige Vermittler der gewebespezifischen Wirkungen von IGF-I und -II sind die IGF-Bindungsproteine (IGFBPs). Bislang sind sechs unterschiedliche IGFBPs bekannt, die durch eine hohe Affinität für die IGFs definiert sind und damit deren biologische Wirkungen beeinflussen. Unter den IGFBPs nimmt IGFBP-2 eine besondere Stellung ein, weil es ein in vivo relevanter Inhibitor für Wachstum ist. Es konnte gezeigt werden, dass IGFBP-2 die Effekte von GH auf die Zellgröße modulieren kann. Während GH in Zona fasciculata Zellen der Nebenniere 11 Wochen alter Mäuse sowohl Zellzahl als auch Zellgröße stimulierte, wirkte sich die Koexpression von IGFBP-2 in einer Normalisierung der GH-induzierten Zellgröße, nicht jedoch der GH-induzierten Zellzahlerhöhung aus (Hoeflich et al. 2002). Dieses Modell eignet sich somit ideal, um die Regulation von Zellgröße und Zellzahl getrennt zu untersuchen. In der vorliegenden Arbeit wurden die molekularen Grundlagen dieser Veränderungen sowohl auf der Ebene des Transkriptoms, als auch der Proteine untersucht. Um Fragen zur Altersabhängigkeit der Wachstumsregulation zu bearbeiten, wurde die Untersuchung an zwei verschiedenen Altersgruppen durchgeführt.