Title (eng)
Immunometabolism in Salmonella infected macrophages and their modulation by iron availability
Parallel title (deu)
Immunmetabolismus in Salmonellen infizierten Makrophagen und deren Modulation bei Eisen-Verfügbarkeit
Author
Julia Telser
Advisor
Günter Weiss
Assessor
Günter Weiss
Abstract (deu)
Eisen ist ein wichtiger Nährstoff – sowohl für Immunzellen als auch für Mikroben. Daher ist die Regulation des Eisenstoffwechsels während einer Infektion unerlässlich.
Während der Durchführung der Masterarbeit konnte gezeigt werden, dass Eisenüberladung in Makrophagen zu einer Speicherung dieses Metalls innerhalb der Zellen führt, in einem sogenannten Speicherprotein Ferritin. Im Gegensatz dazu führt Eisenarmut zu einer erhöhten Aufnahme von Eisen durch den TfR.
Eisenüberladung und somit eine erhöhte Eisenverfügbarkeit innerhalb von Makrophagen erschwert die Kontrolle über eine Infektion mit intrazellulären Pathogenen. Es konnte gezeigt werden, dass nicht nur die Anzahl von Salmonellen innerhalb der Zellen ansteigt, sondern auch eine Reduktion der Zytokin-Expression und somit eine Reduktion der Immunantwort stattfindet.
Limitierung von Eisen innerhalb von Makrophagen führt hingegen zum gegenteiligen Effekt. Eine starke Immunantwort und eine bessere Bekämpfung von intrazellulären Bakterien ist somit gewährleistet.
Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass sich die metabolische Aktivität von Makrophagen durch Umwelteinflüsse verändert. Eine Verschiebung der metabolischen Aktivität hin zur aeroben Glykolyse konnte sowohl bei einer Infektion als auch bei Eisenarmut beobachtet werden. Die Änderung des Metabolismus während einer Salmonellen-Infektion konnte auf die Aktivität von mTOR zurückgeführt werden, da Inhibierung von mTOR durch Rapamycin zu einer Aufhebung des Effekts führt.
Zudem konnte herausgefunden werden, dass durch eine Behandlung von Makrophagen mit Rapamycin die Anzahl intrazellulärer Bakterien erhöht und die Expression von Immunmediatoren reduziert wird, was wiederum eine starke und effektive Eliminierung von Bakterien verschlechtert.
Zusammengefasst kann gesagt werden, dass Eisenüberladung die Kontrolle über eine Infektion erschwert, wohingegen sich eine Limitierung von Eisen positiv auf die Wirtszelle auswirkt und somit eine starke Immunantwort gewährleistet wird.
Abstract (eng)
Iron is an essential nutrient for both, the immune cells and microbes. During infections, the control over iron homeostasis is therefore essential for counteracting bacterial expansion.
Within the current master thesis, we show that iron-overload results in an increased storage of the metal within the iron storage protein ferritin, whereas iron-deprivation results in an enhanced iron import through TfR.
This increased iron levels within macrophages in iron-overloaded conditions not only enhance the bacterial number within the cells, but also reduce cytokine expression, which results in limited control over infections and have therefore negative effects on the host immune cells. Contrary, iron- limitation results in the opposite effect, since it lowers the bacterial number within macrophages and ensures a strong immune response and therefore, provides opportunities for the host.
In addition, we show that the metabolic activity of macrophages alters during an infection as well as iron-deprived states, resulting in sift towards aerobic glycolysis and hence higher proliferation of immune cells and elevated control over infections. We show that under infection conditions, the mTOR signalling pathway plays an essential role for the metabolic reprogramming within macrophages, since inhibition of mTOR using rapamycin results in abolishment of this metabolic alterations. Moreover, we show that mTOR is important for an effective immune response, since rapamycin treatment of macrophages enhances the bacterial number within the cells and reduces the production of effective immune mediators, such as pro-inflammatory cytokines, and therefore impede a strong and effective elimination of the pathogens.
Keywords (eng)
Immunometabolismiron availability
Keywords (deu)
ImmunmetabolismusEisenverfügbarkeit
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1340605
rdau:P60550 (deu)
111 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Number of pages
112
Association (deu)
Title (eng)
Immunometabolism in Salmonella infected macrophages and their modulation by iron availability
Parallel title (deu)
Immunmetabolismus in Salmonellen infizierten Makrophagen und deren Modulation bei Eisen-Verfügbarkeit
Author
Julia Telser
Abstract (deu)
Eisen ist ein wichtiger Nährstoff – sowohl für Immunzellen als auch für Mikroben. Daher ist die Regulation des Eisenstoffwechsels während einer Infektion unerlässlich.
Während der Durchführung der Masterarbeit konnte gezeigt werden, dass Eisenüberladung in Makrophagen zu einer Speicherung dieses Metalls innerhalb der Zellen führt, in einem sogenannten Speicherprotein Ferritin. Im Gegensatz dazu führt Eisenarmut zu einer erhöhten Aufnahme von Eisen durch den TfR.
Eisenüberladung und somit eine erhöhte Eisenverfügbarkeit innerhalb von Makrophagen erschwert die Kontrolle über eine Infektion mit intrazellulären Pathogenen. Es konnte gezeigt werden, dass nicht nur die Anzahl von Salmonellen innerhalb der Zellen ansteigt, sondern auch eine Reduktion der Zytokin-Expression und somit eine Reduktion der Immunantwort stattfindet.
Limitierung von Eisen innerhalb von Makrophagen führt hingegen zum gegenteiligen Effekt. Eine starke Immunantwort und eine bessere Bekämpfung von intrazellulären Bakterien ist somit gewährleistet.
Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass sich die metabolische Aktivität von Makrophagen durch Umwelteinflüsse verändert. Eine Verschiebung der metabolischen Aktivität hin zur aeroben Glykolyse konnte sowohl bei einer Infektion als auch bei Eisenarmut beobachtet werden. Die Änderung des Metabolismus während einer Salmonellen-Infektion konnte auf die Aktivität von mTOR zurückgeführt werden, da Inhibierung von mTOR durch Rapamycin zu einer Aufhebung des Effekts führt.
Zudem konnte herausgefunden werden, dass durch eine Behandlung von Makrophagen mit Rapamycin die Anzahl intrazellulärer Bakterien erhöht und die Expression von Immunmediatoren reduziert wird, was wiederum eine starke und effektive Eliminierung von Bakterien verschlechtert.
Zusammengefasst kann gesagt werden, dass Eisenüberladung die Kontrolle über eine Infektion erschwert, wohingegen sich eine Limitierung von Eisen positiv auf die Wirtszelle auswirkt und somit eine starke Immunantwort gewährleistet wird.
Abstract (eng)
Iron is an essential nutrient for both, the immune cells and microbes. During infections, the control over iron homeostasis is therefore essential for counteracting bacterial expansion.
Within the current master thesis, we show that iron-overload results in an increased storage of the metal within the iron storage protein ferritin, whereas iron-deprivation results in an enhanced iron import through TfR.
This increased iron levels within macrophages in iron-overloaded conditions not only enhance the bacterial number within the cells, but also reduce cytokine expression, which results in limited control over infections and have therefore negative effects on the host immune cells. Contrary, iron- limitation results in the opposite effect, since it lowers the bacterial number within macrophages and ensures a strong immune response and therefore, provides opportunities for the host.
In addition, we show that the metabolic activity of macrophages alters during an infection as well as iron-deprived states, resulting in sift towards aerobic glycolysis and hence higher proliferation of immune cells and elevated control over infections. We show that under infection conditions, the mTOR signalling pathway plays an essential role for the metabolic reprogramming within macrophages, since inhibition of mTOR using rapamycin results in abolishment of this metabolic alterations. Moreover, we show that mTOR is important for an effective immune response, since rapamycin treatment of macrophages enhances the bacterial number within the cells and reduces the production of effective immune mediators, such as pro-inflammatory cytokines, and therefore impede a strong and effective elimination of the pathogens.
Keywords (eng)
Immunometabolismiron availability
Keywords (deu)
ImmunmetabolismusEisenverfügbarkeit
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1340606
Number of pages
112
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