Titelaufnahme

Bestimmten Milchsäure-Bakterienstämmen, sogenannten Probiotika, wird eine immunmodulatorische Wirkung zugeschrieben, was hauptsächlich auf Daten aus PBMC in vitro Kulturen basiert. Darmepithelzellen scheinen jedoch auch an Immunantworten gegenüber apathogenen Bakterien beteiligt zu sein. Ziel dieser Dissertation war es, immunmodulatorische Effekte von Probiotika an einem in vitro Modell von Darmepithelzellen (Caco-2) und mononukleären Zellen des peripheren Blutes (PBMC) zu untersuchen. Es wurde die Wirkung dreier probiotischer und eines nicht-fermentierenden Kontrollstamms auf die Sekretion von Interleukin 6, 8 und 10 in Caco-2-PBMC Transwell Co-Kulturen und PBMC Kulturen untersucht, um den Einfluss der Darmepithelzellen auf die Zytokinantworten zu analysieren.

Lebende, Hitze- und Formalin-inaktivierte Bakterien wurden verglichen, um den Effekt von Viablität und Inaktivierung der Bakterien auf die Zytokininduktion zu testen. Weiters wurde die Beteiligung von M-Zellen, spezialierten Zellen aus Peyerschen Plaques, an der Bakterien-induzierte Zytokinantwort von Caco-2-PBMC Co-Kulturen untersucht. Hierfür wurden Caco-2 Zellen durch die Co-Inkubation mit Raji Zellen, humanen B-Zell Lymphomzellen, in M-Zellen umgewandelt. Das Endziel dieser Arbeit war zu testen, ob eine etablierte, allergen-spezifische T-Helferzell-Typ 2 Zyotkinantwort durch Probiotika umgekehrt werden kann. In unseren Experimenten zeigten alle untersuchten Stämme immunmodulatorische Wirkung im Sinne einer spezifischer Zytokininduktion. Der Caco-2 Monolayer verminderte jedoch die Zytokinantwort im Vergleich zur direkten Stimulation von PBMC ohne Caco-2 Zellen und unterdrückte Lymphoproliferation. Lebende Mikroorganismen waren etwas stärkere Stimuli für die Zytokinsekretion, die Unterschiede zu inaktivierten Stämmen waren jedoch nicht statistisch signifikant. Hitze- und Formalin-Inaktivierung der Bakterien veränderten die induzierten Zytokinprofile nicht. M-Zellen hatten keinen Einfluss auf die Zytokinproduktion, was die allgemeine Annahme unterstützt, dass dieser Zelltyp ausschließlich der Antigenaufnahme im Darmepithel dient. Unser experimentelles System eignete sich nicht zur Analyse des Effekts von Probiotika auf allergen-spezifische Zyotkinprofile, da keine statistisch signifikanten allergen-induzierten Zyotkinantworten ausgelöst werden konnten. Bakterielle oder Allergen-Stimulation von Caco-2 Transwell-Kulturen ohne PBMC führte zu keiner Zytokinsekretion. Unsere Daten unterstützen das vor kurzem publizierte Konzept von "Cross-Talk" zwischen Darmepithelzellen und PBMC bei Zytokinantworten gegen Antigene im Darmepithel.

Modulation of the host's immune system is one of the most commonly attributive effects of probiotic preparations, mainly deduced from in vitro PBMC cultures. Intestinal epithelial cells seem to contribute to immune responses to non-pathogenic bacteria, though. The aim of this thesis was to investigate immune-modulatory properties of probiotic bacterial strains in an in vitro co-culture model of human intestinal epithelial cells (Caco-2 cells) and peripheral blood mononuclear cells (PBMC). Three probiotic strains and a non-fermenting control strain were evaluated for their impact on interleukin 6, 8, and 10 secretion of Caco2-PBMC cocultures and PBMC cultures. The effect of inactivation treatment of these strains on cytokine profiles was tested by applying live, heat- and formalin-inactivated bacteria. To investigate the contribution of M-cells of Peyer's patches on Caco-2-PBMC cytokine responses, Caco-2 cells were converted into M-cells using Raji cells, human B-cell lymphoma cells. The final goal was to test whether probiotic bacteria could revert an established allergen specific T-helper cell type 2 cytokine response. All tested bacteria induced strain-specific cytokine secretion indicating immune-modulatory features, although the Caco-2 barrier had suppressive effects on cytokine production compared to PBMC cultures and inhibited lymphoproliferation. Live microorganisms seemed to be more potent inducers of cytokine production than non-viable strains, but differences to inactivated bacteria were not statistically significant. Heat- and formalin-inactivation induced comparable cytokine patterns. M-cells did not alter cytokine responses, strengthening the general assumption that M-cells strictly act as antigen-sampling system in the intestinal epithelium. The experimental system was not applicable to analyse modulatory features of probiotic strains on allergen-specific cytokine responses, because allergen-induced cytokine production was not significant. Of note, Caco-2 transwell cultures remained hypo-responsive to bacterial or allergen stimulation in the absence of PBMC, supporting the concept of enterocyte-leucocyte cross-talk in cytokine responses to antigenic stimuli in the gut epithelium.