title: The role of microRNA-15b in experimental atopic asthma
title: Die Rolle der microRNA-15b in der Pathogenese des experimentellen allergischen Asthma bronchiale
Creators: name: Müllers, Charlotte
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: Bronchialasthma
Asthma , microRNA
Allergie , miRNS
Medical sciences, Medicine
Medizin, Gesundheit
Atopie

description: Das allergische Asthma bronchiale
      zeichnet sich durch eine von T-Helferzellen gesteuerte,
      komplexe und bis heute nicht vollständig verstandene
      chronische Entzündungsreaktion aus. Auch wenn im Rahmen des
      Krankheitsbildes zunehmend von einer Heterogenität und
      Plastizität der T-Helferzellen insgesamt ausgegangen wird, so
      nimmt die Gruppe der TH2-Zellen im Speziellen weiterhin eine
      zentrale Rolle in der Pathogenese der Erkrankung ein. Mit
      ihrer charakteristischen Zytokinproduktion unterhalten sie
      die lokale Immunreaktion des respiratorischen Epithels und
      führen so zum typischen remodeling der Atemwege. Die Neigung
      des Immunsystems nach Allergenkontakt eine TH2-dominierte
      Reaktion auszubilden, wird unter anderem auf epigenetische
      und posttranskriptionelle Regulationsmechanismen
      zurückgeführt. Die genauen Umstände, die zur Ausbildung
      dieses Ungleichgewichts zwischen TH1- und TH2-Zellen in der
      Immunantwort führen, sind jedoch noch in weiten Bereichen
      ungeklärt. Ein wesentlicher Teil der posttranskriptonellen
      Regulation einer Zelle oder eines Gewebes wird durch ihr
      miRNA-Expressionsmuster gesteuert. In den letzten Jahren
      konnte gezeigt werden, dass miRNAs auch im Bereich der
      Differenzierung, Heterogenität und Ausübung von
      Effektorfunktionen der Zellen des Immunsystems eine wichtige
      Rolle spielen. In miRNA-Arrays von murinen T-Helferzellen aus
      Modellen der akut allergisch entzündeten Lunge konnte eine
      erhöhte Expression der miRNA-15b in TH2-Zellen im Vergleich
      zu TH1- und naiven T Helferzellen nachgewiesen werden.
      Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde in der vorliegenden
      Arbeit die Fragestellung untersucht, ob
      Expressionsunterschiede der miRNA-15b Einfluss auf die
      Entwicklung der TH2 dominanten Entzündungsreaktion beim
      allergischen Asthma bronchiale haben. Hierfür wurde sowohl
      die Expression der miRNA-15b in vitro während der
      Differenzierungsphase von TH1- und TH2 Zellen als auch der
      Einfluss der miRNA 15b auf das TH1-Leitzytokin IFN-γ näher
      analysiert. Zunächst konnte IFN-γ in silico per
      Datenbankanalyse und experimentell im Reportergenassay als
      Zielgen der miRNA-15b bestätigt werden. Des Weiteren wurde
      eine Hochregulation der miRNA-15b in der
      Differenzierungsphase von TH1- und TH2 Zellen in vitro im
      Vergleich zu naiven T-Helferzellen gezeigt. Eine
      Hochregulation der miRNA-15b in vitro speziell in TH2-Zellen
      konnte im Kontrast zu den vorausgegangenen miRNA-Arrays nicht
      bestätigt werden. Bezüglich des Einflusses der untersuchten
      miRNA auf IFN-γ wurde gezeigt, dass eine Transfektion von
      anti-miRNA-15b auf in vitro-Ebene keinen Effekt auf die
      Expression von IFN-γ-mRNA zeigt, in ex vivo isolierten
      T-Helferzellen aus Modellen der akut allergisch entzündeten
      Lunge jedoch zu einer vermehrten Expression der IFN-γ-mRNA
      führt. Methodisch wurde in dieser Dissertation die
      Lipofektion mit HiPerFect als Alternative für die
      Transfektion von T-Helferzellen präsentiert. Diese Ergebnisse
      zeigen, dass IFN-γ einer Regulation durch die miRNA-15b
      unterliegt und seine Expression im Modell des allergischen
      Asthma bronchiale durch die miRNA 15b beeinflusst wird. Die
      Arbeit konnte somit ihr Ziel, einen Beitrag zum besseren
      Verständnis des Einflusses von miRNAs auf die Pathogenese des
      Asthma bronchiale zu leisten, erfüllen. Die gefundenen
      Erkenntnisse machen die miRNA-15b zu einem interessanten
      Kandidaten für weitere Untersuchungen im Forschungsfeld
      Asthma bronchiale.
description: Atopic asthma is a chronic
      inflammatory disease of the airways. Even though T cell
      plasticity is becoming more important in the context of
      atopic asthma, TH2 cells still count as one of the main
      contributing factors in the pathophysiology of the disease.
      With their specific cytocine production, they orchestrate and
      maintain the chronic respiratory inflammation which can
      ultimately lead to a remodeling of the airways. Why it is
      that atopic indiviuals react with a TH2 cell dominated immune
      response upon allergen contact is still not fully understood,
      but it is believed to be caused by a combination of genetic,
      epigenetic, and posttranscriptional regulation. An important
      part of posttranscriptional regulation is the large group of
      microRNAs (miRNAs) that was discovered only about twenty
      years ago. Changes in miRNA expression can have numerous
      effects on gene expression levels in both physiological and
      pathological conditions, including differentiation,
      activation, and key effector functions of immune cells. miRNA
      expression arrays of T helper cells isolated from lungs of
      mice with acute asthma phenotype showed higher miRNA-15b
      levels in TH2 cells compared to TH1 and naïve T helper cells.
      These results demanded further research and are the subject
      of this dissertation. The research objective for this thesis
      was to contribute to a better understanding of the role of
      miRNA in the pathogenesis of atopic asthma. This was achieved
      by analyzing the expression of miRNA-15b during the
      differentiation of TH1 and TH2 cells from naïve T helper
      cells in vitro. Furthermore, the influence of the miRNA-15b
      on the expression of IFN-γ in T helper cells was investigated
      in vitro and in isolated CD4+ cells from mouse models of
      atopic asthma. As a result, it could be shown that miRNA-15b
      is increasingly expressed during T helper cell
      differentiation compared to naïve T helper cells, but in
      contrast to the miRNA arrays mentioned above, no difference
      in expression levels between TH1 and TH2 cells was found in
      vitro. In addition to this finding, IFN-γ was shown to be a
      predicted target of miRNA-15b in silico and could be
      experimentally validated with luciferase reporter assays.
      Furthermore, it was demonstrated that transfection of anti
      miRNA-15b had no effect on IFN-γ expression in vitro but
      increased IFN-γ-mRNA in ex vivo isolated T helper cells from
      models of acute asthma. Methodically, lipofection with
      HiPerFect could be presented as an alternative method for
      transfecting primary T helper cells. These findings show that
      miRNA-15b targets IFN γ and that it seems to have an effect
      on IFN-γ expression in T helper cells in atopic asthma. This
      makes it an interesting topic for further research.