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Der IRF3- und IRF7-Knockout im HBs-transgenen Mausmodell

Schwarz, David Christian


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URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-150765
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2020/15076/

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Freie Schlagwörter (Deutsch): IRF3 , IRF7 , HBV
Universität Justus-Liebig-Universit├Ąt Gie├čen
Institut: Zentrum f├╝r Innere Medizin, Medizinische Klinik II, Schwerpunkt Gastroenterologie
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der m├╝ndlichen Pr├╝fung: 16.03.2020
Erstellungsjahr: 2019
Publikationsdatum: 05.05.2020
Kurzfassung auf Deutsch: 257 Millionen Menschen sind Sch├Ątzungen zufolge weltweit an einer chronischen Hepatitis B erkrankt. Folgeerkrankungen und deren Komplikationen (z.B. Leberzirrhose und hepatozellul├Ąres Karzinom) f├╝hren dabei zu einem j├Ąhrlichen Versterben von nahezu 900.000 Menschen. Die Immunantwort auf eine Infektion mit dem HBV wird vor allem ├╝ber Interferone gesteuert. Einer der Therapieans├Ątze zur Behandlung der chronischen Hepatitis B basiert aufgrund dessen auf Interferon-alpha, zeigt dabei aber nur bei einem Bruchteil der Behandlungen eine klinische Verbesserung in Form von Heilung bzw. Serokonversion.
In dieser Arbeit wurde im Mausmodell die Rolle der Interfon-regulierenden Faktoren 3 und 7 im Rahmen der transgenen ├ťberexpression von HBV-Oberfl├Ąchenproteinen analysiert. Als zentrale Transkriptionsfaktoren der Modulation der Interferon-Antwort sollte durch einen IRF3- und IRF7-Doppelknockout in einem HBs-transgenen Mausmodell ├╝berpr├╝ft werden, ob durch den KO die Interferon-Antwort reduziert bzw. ausgeschaltet wird und welche Konsequenzen sich daraus f├╝r Interferon-stimulierte Gene ergeben. Zudem wurde untersucht, inwieweit sich eine durch den KO bedingte Ver├Ąnderung der Pathologie am Mausmodell der HBs-├ťberexpression (sogenannte Chisari-Maus) zeigt.
Leber- und Serumproben von 12 Wochen alten BALB/c-M├Ąusen der vier experimentellen Gruppen Wildtyp (WT), HBs-transgen (TG), IRF3/7 Knockout (KO) und TG-KO wurden mittels klinischer Laborparameter, Microarray-Analyse und qPCR, sowie im Western Blot und mittels Leber-Histologie vergleichend analysiert.
Es konnte im Microarray nachgewiesen werden, dass durch das Ausschalten von IRF3 und IRF7 im HBs-transgenen Mausmodell die Expression von ISGs reduziert wird. Die Ergebnisse lie├čen sich in der qPCR und teilweise auch im Western Blot verifizieren. Von besonderem Interesse waren dabei Tiam2, Dbp, Crym, Cyp4a14 und Hbb-b2, f├╝r die bisher keine Interferon-Stimulation beschrieben wurde und die somit eventuell neue Ansatzpunkte einer Therapie darstellen k├Ânnten. ├ťberpr├╝fte Serum-Marker, insbesondere IP10 und TIMP1 wiesen deutlich verminderte Konzentrationen durch den KO auf. Die Analyse der Lebertransaminasen und der Histologie zeigten in der ├ťberpr├╝fung der Mauslinien keinen signifikanten Unterschied, was durch den mit 12 Wochen relativ fr├╝hen Untersuchungszeitpunkt erkl├Ąrbar ist.
Wir untersuchten weiter, inwieweit die Interferon-Antwort im Rahmen der HBs-├ťberexpression an der Pathogenese beteiligt ist, da das Ausschalten der Interferon-Antwort durch den KO keine relevante Ver├Ąnderung der Leberhistologie verursachte.
Das neu etablierte Mausmodell erm├Âglicht schlussendlich die in vivo Untersuchung der Einfl├╝sse von IRF3 und IRF7 bei HBsAg-Transgenit├Ąt und somit die ├ťberpr├╝fung der Rolle von Interferonen im Rahmen des Verlaufes einer chronischen Hepatitis B.
Eine gezielte Antagonisierung einzelner ISGs zur Verbesserung des Outcomes einer Interferon-Therapie ist f├╝r das vorgestellte Mausmodell wegweisend. Die weitere Untersuchung der Mauslinie zu sp├Ąteren Zeitpunkten (26 Wo, 52 Wo) wird zeigen, inwieweit im Rahmen der chronischen HBs-├ťberexpression die Inhibition von ISGs neue therapeutische Ansatzpunkte darstellen kann.
Kurzfassung auf Englisch: 257 Million people in the world are estimated to be living with Chronic Hepatitis B infec-tion. Subsequent mortality rates due to associated long term consequences and com-plications are close to 900.000 per year. Upon infection with the Hepatitis B virus, a key element in the systemic immune response is the interferon response. Treatment of Chronic Hepatitis B therefore includes interferon-alpha as one of the available options, yet interferon-alpha therapy only leads to clinical improvement in a minority of patients.
Here we introduce a new mice model established to analyze the function of Interferon-regulating Factor 3 and 7 in Chronic Hepatitis B. Both IRF3 and IRF7 are transcription factors with a key role in modulating the interferon response; thus an IRF3/7 double knockout in HBs-transgenic mice was created to analyze if the knockout would reduce or eliminate interferon response and the subsequent influence on Interferon-stimulated Genes. Furthermore, we explored the influence on general pathology of Chronic Hepatitis B.
To compare effects, liver and serum samples of wildtype (WT), HBs-transgenic (TG), IRF3/7 KO (KO) and TG-KO mice, all 12-weeks-old and of BALB/c genetic background, were comparatively analyzed via Microarray, qPCR and Western blot, and by histological staining and liver-enzyme measurement.
Microarray results showed that the knockout of IRF3 and IRF7 in HBs-transgenic mice led to reduction of ISG expression. The results could be verified in qPCR and partially in Western blot analysis. Of special interest were Tiam2, Dbp, Crym, Cyp4a14 und Hbb-b2, genes which until now have not been described as Interferon-regulated genes. Further investigation might reveal their role and maybe even therapeutic potential. The majority of analyzed serum cytokines, particularly IP10 and TIMP1 were also down-regulated. Concerning liver enzymes and general histological pathology, no significant influence of KO in TG was detected. As the chosen age of examination was rather early, further experiments are needed to follow up the influence of an IRF3/7 KO on HBV-related hepatic Inflammation.
We furthermore analyzed the involvement of Interferon-Response in the pathogenesis of HBs expression, as the IRF3/7 KO and its subsequent deactivation of an IFN response neither aggravated nor ameliorated hepatic pathology.
Our established mice model allows the in vivo exploration and analysis of the function of IRF3 and IRF7 in HBs-transgenic pathogenesis, and thus the role of interferon in the course of chronic Hepatitis B.
In Hepatitis B, antagonization of certain ISGs could already be shown to improve the outcome of interferon-therapy, which gives an impression of the potential clinical relevance of our model. Further/follow-up investigations at later times of examination will show the extent to which inhibition of ISGs might offer new therapeutic approaches.
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