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The etiopathogenesis of chronic otitis media epitympanalis/cholesteatoma and its proliferative destructive course with possible complications such as destruction of bony structures with hearing loss, vestibular dysfunction, facial nerve paralysis and intracranial complications are still unexplained. Surgery is still the way to go. New studies are increasingly looking at the innate immune system.Our studies were carried out in a mouse model in WT mice and immundeficient KO-mice, as well as in cholesteatoma and healthy ear canal skin and middle ear tissue, which was removed during ear surgery. The expression analyses were carried out at the gene and protein level using TNF as the major target for therapy evaluation. By means of TUNEL staining and immunohistochemistry the level of apoptosis was evaluated.The uncontrolled undirected cholesteatoma growth shows an immunomodulatory profile with up and down-regulation of various gene networks, especially those involved in TNF downstream and upstream signaling pathways. TNF in cholesteatoma is modulated both inflammatorily and apoptotically and therefore is suitable as a possible therapeutic approach in various models.Cholesteatoma might be immunomodulatory regulated.Die Ätiopathogenese der chronischen Otitis media epitympanalis bzw. des Cholesteatoms und ihr proliferierender destruierender Verlauf mit möglichen Komplikationen wie Destruktion der knöchernen Strukturen mit Hörverlust, vestibulärer Dysfunktion, Gesichtsnervenlähmung und intrakraniellen Komplikationen sind immer noch ungeklärt. Die Therapie der Wahl ist nach wie vor die operative Sanierung. Aktuelle Studien befassen sich immer mehr mit dem angeborenen Immunsystem.Unsere Untersuchungen erfolgten im Mausmodell an WT-Mäusen und immundefizienten KO-Mäusen sowie an Gewebeproben vom Cholesteatom, gesunder Gehörgangshaut und gesunder Mittelohrschleimhaut, die während sanierenden Ohroperationen entnommen wurden. Die Expressionsanalysen erfolgten auf Gen- und Proteinebene mit TNF als Major Target zur Therapieevaluation. Mittels TUNEL-Färbung und Immunhistochemie an Kryoschnitten wurde die Apoptose-Rate durch TNF bestimmt.Das ungerichtet-expansive Cholesteatomwachstum zeigt ein immunmodulatorisches Profil mit Hoch- und Runterregulation von verschiedenen Gen-Netzwerken, vor allem Molekülen der TNF-Down- und -Upstream-Signalwege. Dabei wird TNF sowohl inflammatorisch als auch apoptotisch moduliert und eignet sich als möglicher Therapieansatz in verschiedenen Modellen.Es gibt Hinweise auf eine immunmodulatorische Regulation im Cholesteatom.

Murine gammaherpesvirus 68 (MHV68) is a small-animal model suitable for study of the human pathogens Epstein-Barr virus and Kaposi’s sarcoma-associated herpesvirus. Here, we have characterized the roles of the endosomal Toll-like receptor (TLR) escort protein UNC93B, endosomal TLR7, -9, and -13, and cell surface TLR2 in MHV68 detection. We found that the alpha interferon (IFN-α) response of plasmacytoid dendritic cells (pDC) to MHV68 was reduced in Tlr9 −/− cells compared to levels in wild type (WT) cells but not completely lost. Tlr7 −/− pDC responded similarly to WT. However, we found that in Unc93b −/− pDC, as well as in Tlr7 −/− Tlr9 −/− double-knockout pDC, the IFN-α response to MHV68 was completely abolished. Thus, the only pattern recognition receptors contributing to the IFN-α response to MHV68 in pDC are TLR7 and TLR9, but the contribution of TLR7 is masked by the presence of TLR9. To address the role of UNC93B and TLR for MHV68 infection in vivo , we infected mice with MHV68. Lytic replication of MHV68 after intravenous infection was enhanced in the lungs, spleen, and liver of UNC93B-deficient mice, in the spleen of TLR9-deficient mice, and in the liver and spleen of Tlr7 −/− Tlr9 −/− mice. The absence of TLR2 or TLR13 did not affect lytic viral titers. We then compared reactivation of MHV68 from latently infected WT, Unc93b −/− , Tlr7 −/− Tlr9 −/− , Tlr7 −/− , and Tlr9 −/− splenocytes. We observed enhanced reactivation and latent viral loads, particularly from Tlr7 −/− Tlr9 −/− splenocytes compared to levels in the WT. Our data show that UNC93B-dependent TLR7 and TLR9 cooperate in and contribute to detection and control of MHV68 infection. IMPORTANCE The two human gammaherpesviruses, Epstein-Barr virus (EBV) and Kaposi’s sarcoma-associated herpesvirus (KSHV), can cause aggressive forms of cancer. These herpesviruses are strictly host specific, and therefore the homolog murine gammaherpesvirus 68 (MHV68) is a widely used model to obtain in vivo insights into the interaction between these two gammaherpesviruses and their host. Like EBV and KSHV, MHV68 establishes lifelong latency in B cells. The innate immune system serves as one of the first lines of host defense, with pattern recognition receptors such as the Toll-like receptors playing a crucial role in mounting a potent antiviral immune response to various pathogens. Here, we shed light on a yet unanticipated role of Toll-like receptor 7 in the recognition of MHV68 in a subset of immune cells called plasmacytoid dendritic cells, as well as on the control of this virus in its host.

Introduction Paramunity-inducing-Factors (PINDs) consist of attenuated/inactivated viruses of various poxvirus-genera, used in veterinary medicine as non-antigen-specific, non-immunising stimulators of the innate immune system against infectious and malignant diseases. Their danger-signaling-interactions were tested for their capacity to improve leukemic antigen-presentation on DC generated from AML-patients’ blasts (‘DCleu’) and DC-stimulation/activation of antileukemic T-cells. Methods We analyzed, whether the addition of PINDs during DC cultures (15 healthy, 22 leukemic donors) and mixed lymphocyte culture (MLC, n = 15) with autologous (n = 6), allogeneic (n = 2) or T-cells after stem cell transplantation (SCT; n = 7) would alter the quality and quantity of DC, the composition of T-cell-subsets, and/or their antileukemic functionality (AF) as studied by FACS and functional Fluorolysis-cytotoxicity-assays. Results Effects on 1. DC-cultures: PINDs in DC-cultures lead to increased proportions of mature DC and DCleu, but reduced proportions of viable and overall, as well as TLR4- and TLR9-expressing DC. 2. MLC: PINDs increased early (CD8+) T-cell activation (CD69+), but reduced proportions of effector-T-cells after MLC 3. AF: Presence of PINDs in DC- and MLC-cultures reduced T-cells’ as well as innate cells’ antileukemic functionality. 4. Cytokine-release profile: Supernatants from PIND-treated DC- and MLC-cultures resembled an inhibitory microenvironment, correlating with impaired blast lysis. Conclusions Our data shows that addition of PINDs to DC-cultures and MLC result in a “blast-protective-capacity” leading to impaired AF, likely due to changes in the composition of T-/innate effector cells and the induction of an inhibitory microenvironment. PINDs might be promising in treating infectious diseases, but cannot be recommended for the treatment of AML-patients due to their inhibitory influence on antileukemic functionality.

Die Besorgnis über die Entstehung bakterieller Resistenzen sowie vor einem möglichen Transfer von Antibiotika-Resistenzgenen führte im Jahr 2006 zu einem europaweiten Verbot des Einsatzes von Antibiotika als Leistungsförderer in der Schweinemast. Aufgrund hoher Verlustraten bei der Ferkelaufzucht, meist verursacht durch Durchfallerkrankungen vor allem in der Zeit vor dem Absetzen der Ferkel und wenige Tage danach, ist die Dringlichkeit hoch, Alternativen für Antibiotika zu finden. Eine Möglichkeit ist die Verwendung spezieller Futterzusatzstoffe, beispielsweise von probiotischen Mikroorganismen, aber auch von Zink. Probiotika fördern den Barriereeffekt der Darmflora, reduzieren die Besiedlung des Darms durch pathogene Bakterien, ihr Wachstum sowie die Stoffwechselaktivität und verhindern so ihre Ausbreitung. Die Immunantwort wird außerdem durch Probiotika unterstützt. Sie lösen u. a. die Bildung von Zytokinen und Antikörpern aus. Außerdem verfügen Probiotika über die Fähigkeit, die Zusammensetzung von Darmflora und Darmmilieu zu verändern. Das essentielle Spurenelement Zink beeinflusst viele Aspekte des angeborenen und des adaptiven Immunsystems. Des Weiteren wurde für Zink eine bakterizide Wirkung beschrieben. Problematisch ist, dass eine pharmakologische Wirkung erst bei sehr hohen Konzentrationen (3000 – 6000 ppm) auftritt. In diesem Zusammenhang wurde schon über einige negative Folgen berichtet. Bei der vorliegenden Arbeit handelt es sich um das Teilprojekt B8 des DFG- Sonderforschungsbereichs SFB 852 „Ernährung und intestinale Mikrobiota – Wirtsinteraktion beim Schwein“ mit der Zielsetzung, die Effekte und Wirkungsweisen von Futterzusätzen (Enterococcus faecium SF68 [NCIMB 10415, Cyclatin®] und ZnO) auf die angeborene Immunantwort von Schweinen gegenüber intestinalen Pathogenen in vivo und im Infektionsmodell zu untersuchen. Als Infektionsmodell wurden die enteropathogenen Salmonellen verwendet. In vier unterschiedlichen Tierversuchen wurden Blut- und Gewebeproben entnommen und mittels quantitativer Real-time PCR die Genexpression immunrelevanter Gene in Kontroll- und Versuchsgruppen überprüft. Dabei wurde die Genexpression von pro- und anti-inflammatorischen Zytokinen (IL-8, IL-10), die des ko- stimulatorischen Proteins CD86 (T-Zell-Aktivierung) und des inhibitorischen Proteins CTLA4 (T-Zell-Anergie) untersucht. Daneben wurden auch intrazelluläre (Nod1, Nod2) sowie sezernierte (PGLYRPs) Erkennungsproteine für Peptidoglykan untersucht. Im E. faecium SF68-Fütterungsversuch konnte während der Periode vor dem Absetzen in intestinalen Geweben eine pro-inflammatorische Immunantwort auf geringem Niveau, charakterisiert durch eine erhöhte Genexpressionsrate von IL-8/CXCL8, beobachtet werden. Nach dem Absetzen konnte ein Wechsel hin zu einer anti-inflammatorisch ausgerichteten Immunantwort detektiert werden. Diese wurde durch signifikant reduzierte Expressionen von IL-8 und CD86 in den ilealen Peyer´schen Platten der Probiotika-Tiere im Vergleich zu den Kontrolltieren sichtbar. Insgesamt scheint es eine altersabhängige Genexpression von IL-8 zu geben, bei der das Absetzen der Ferkel eine entscheidende Rolle spielt. Teile dieser Ergebnisse wurden schon veröffentlicht (Siepert et al., 2014; Twardziok et al., 2014). Die Beobachtungen und Ergebnisse aus den Tierversuchen mit E. faecium SF68 (Fütterungsversuch und Salmonella challenge Versuch) konnten insgesamt zeigen, dass eine anhaltende Fütterung von Sauen und ihren Ferkeln mit dem probiotischen Stamm E. faecium SF68 zu einer anti-inflammatorischen bzw. immunsuppressiven Immunantwort in den Ferkeln führt, welche vor allem in der Phase nach dem Absetzen sichtbar wird. Beispielsweise könnten die im Salmonella challenge E. faecium SF68-Versuch detektierten erhöhten Bakterienlasten, die reduzierte bzw. verzögerte Proliferationsantwort der PBMCs als Antwort auf Salmonella-Antigene, aber auch die Veränderungen bei den Immunzellpopulationen nach Fütterung der Tiere mit E. faecium SF68 durch eine anti-inflammatorische Wirkung von E. faecium SF68 erklärt werden. Parallel zu den In-vivo-Versuchen wurden permanente porzine intestinale Epithelzellen (IPEC-J2) und Makrophagen-ähnliche Zellen (3D4/31; PLN/C2) verwendet, die chromosomal-integrierte, NF-κB-abhängige Reporterkonstrukte enthalten, um so eine Untersuchung der Effekte des Probiotikums, der zellfreien Bakterienlysate oder von anderen Futterzusatzstoffen (Zink) auf die angeborene Immunantwort in den Wirtszellen zu ermöglichen. Insgesamt scheinen die zellfreien E. faecium SF68-Lysate einen starken inhibitorischen Effekt auf die NF-κB-Aktivierung in porzinen Zellen zu haben. Es konnte eine Inhibierung der NF-κB-Aktivierung deutlich unter das basale Level der unbehandelten Zellen beobachtet werden. Diese Inhibierung lässt sich in den IPEC-J2 durch keinen eingesetzten Stimulus (S. Typhimurium-Infektionen, LPS- oder TNF-α-Zugabe bzw. E. coli-Bestandteile) im beobachteten Zeitraum wieder aufheben. Um die bakterielle Komponente aus dem zellfreien E. faecium SF68-Lysat, welche für den anti-inflammatorischen Effekt verantwortlich ist, enger einzukreisen, wurden verschiedene Untersuchungen zur näheren Charakterisierung gemacht. Insgesamt ist festzuhalten, dass die Inhibierung der NF-κB-Aktivierung auf eine proteinhaltige, relativ hitzebeständige Struktur zurückgeht. Die Inhibierung der NF-κB-Aktivierung ist sowohl abhängig von der eingesetzten Konzentration als auch der Behandlungsdauer und scheint größtenteils irreversibel im untersuchten Zeitraum zu sein. Es konnte weiter gezeigt werden, dass weder zytotoxische Effekte noch apoptotische Vorgänge für die Suppression der NF-κB- Aktivierung verantwortlich sind. Aufgrund der lang anhaltenden Inhibierung der NF-κB-Aktivierung kommt es vermutlich zu einer Dysregulation der Genexpression verschiedener NF-κB-Zielgene, was auch der Grund für eine verminderte metabolische Aktivität der Zellen sein könnte. Des Weiteren konnte beobachtet werden, dass die inhibitorische Aktivität einer Protein-Komponente im E. faecium SF68-Lysat nicht nur die Aktivierung von NF-κB als Reaktion auf eine Infektion mit Salmonella, LPS oder TNF-α verhindert, sondern auch zu einer starken Inhibierung der Zellproliferation führt (persönliche Mitteilung, Dr. Karsten Tedin). Die in der vorliegenden Arbeit ermittelten Charakteristika (Protein bzw. proteinhaltige Struktur, relativ hitzestabil, Proteinase K-sensitiv) der für die Inhibierung der NF-κB-Aktivierung verantwortlichen Substanz könnten auf ein Enterococcus Enterozin hinweisen. In der Literatur konnte schon für unterschiedliche Bakteriozine/Enterozine eine Inhibierung der NF-κB-Aktivierung nachgewiesen werden. Zur Untersuchung der Wirkungsweise von Zink auf die angeborene Immunantwort im Schwein wurde zunächst überprüft, welchen Effekt die Deletion verschiedener Gene bzw. die Gabe von exogenem Zink auf die Virulenz und Pathogenese von S. Typhimurium hat. Dazu wurden ∆znuA-, -B- und -BC-, ∆zur-, ∆zraP-, ∆mntH-, ∆zirS-, ∆zirT- und ∆zirTS- Deletionsmutanten hergestellt und hinsichtlich ihrer Invasionseffizienzen und intrazellulären Persistenz in porzinen intestinalen Epithelzellen (IPEC-J2) und Makrophagen-ähnlichen Zellen (3D4/31, PLN/C2) überprüft. Diese Gene codieren für ein Zink-Aufnahmesystem (ZnuABC) und den dazugehörigen Repressor (Zur), ein zinkabhängiges NRAMP-Homolog (MntH), welches ein Metallionen- Transporter ist, ein Protein (ZraP), welches in die Zink-Toleranz involviert ist sowie ein alternatives, von der Zink-Konzentration im umgebenden Medium abhängiges Sekretionssystem (ZirTS). Insgesamt zeigten die in der vorliegenden Arbeit durchgeführten Untersuchungen der Deletionsmutanten, dass es viele zinkabhängige Systeme mit essentieller Bedeutung in S. Typhimurium gibt. Diese Beobachtungen sind die Grundvoraussetzung für einen sinnvollen Einsatz von Zink als vorbeugende Maßnahme gegenüber bakteriellen Infektionen. Im nächsten Schritt wurde innerhalb eines Zinkoxid-Fütterungsversuches und eines Salmonella challenge Versuches die Expression verschiedener immunrelevanter Gene (IL-8, IL-10, CD86, PGLYRP-1, -2A und 2B, Nod1 und Nod2) überprüft und damit die Bedeutung von Zink auf die Expressionsraten dieser Gene untersucht. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass eine Zinkoxid-Fütterung nach dem Absetzen zu einer eher anti-inflammatorisch ausgerichteten Immunantwort führt. Bei einer Infektion mit Salmonella 32 Tage post partum konnten zwei Tage post infectionem in den Geweben der intestinalen Wand, mit Ausnahme der ilealen Peyer´schen Platten in Gruppe C, wo die Expression von IL-8 signifikant erhöht war, keine wesentlichen Unterschiede hinsichtlich einer Zinkoxid-Fütterung beobachtet werden. Zum späten Zeitpunkt, 42 Tage post infectionem, konnte dagegen eine, zum Teil auch signifikant, erhöhte Expression von IL-8, der PGLYRPs und der Nod-Proteine in den Geweben der intestinalen Wand (IlePP, JePP) und den mesenterialen Lymphknoten beobachtet werden. Dies deutet auf eine starke inflammatorische Immunantwort sowie eine erhöhte Translokation des gastrointestinalen Pathogens hin. Insgesamt konnten die Resultate der vorliegenden Arbeit einen Wirkmechanismus von E. faecium SF68 aufzeigen, der viele der zuvor in anderen Studien gesehenen Ergebnisse erklären könnte. Ferner konnte auch für die Gabe/Fütterung von Zink sowohl eine Auswirkung auf den Modellorgansimus (S. Typhimurium) als auch auf die Genexpression immunrelevanter Gene im Schwein beobachtet werden., The worldwide concern about the development of antimicrobial resistance and the possibility of a transfer of antibiotic resistance genes led to banning the use of antibiotics as growth promoters in swine production in the European Union since January 1, 2006. Due to the high number of piglet losses - mainly caused by diarrhea during the weaning period - viable alternatives to antibiotics are needed. One possibility is the use of specific feed additives such as probiotics or zinc. Probiotics enhance the barrier effect of the intestinal flora, reduce pathogenic bacterial colonization of the intestine, their growth and metabolic activity and prevent their distribution. Another mode of action is the modulation and support of the hosts immune response. The administration of probiotics induces the production of cytokines and antibodies, amongst others. In addition, probiotics have the ability to modulate the composition of the intestinal flora and alter the intestinal environment. Zinc is an essential trace element and exhibits a strong effect on both, the innate as well as the adaptive immune system. Antibacterial activity of zinc was also described. The main problem for the use of zinc as an alternative growth promoter is that pharmacological effects occur only with unusually high concentrations (3000 – 6000 ppm). In this context different negative effects have already been reported. This project was part of the Collaborative Research Group (SFB) 852 “Nutrition and intestinal microbiota - host interactions in the pig” with the major goals to determine the effects and mechanisms of feed additives (E. faecium SF68 [NCIMB 10415, Cyclatin®] and ZnO) on innate immune responses to intestinal pathogens in swine both in vivo and using a Salmonella infection model. In four different animal trials, tissue and blood samples were taken from the piglets and analyzed using Real- Time quantitative PCR to determine the gene expression of immunologically relevant genes in control and experimental groups. The gene expression of pro- and anti-inflammatory cytokines (IL-8, IL-10), T-cell co-stimulatory protein CD86 (T cell activation) and inhibitory protein CTLA4 (T cell anergy) were studied. In addition, both intracellular (Nod1, Nod2) and secreted (PGLYRPs) Peptidoglycan Recognition Proteins were also examined. In feeding trials of sows and piglets with the probiotic E. faecium NCIMB 10415 (SF68) we observed an apparent low-level inflammatory response in intestinal tissues of pre- weaning piglets in the probiotic group (age 12 and 26 days post partum) as indicated by elevated levels of the pro-inflammatory chemokine IL-8/CXCL8. Post-weaning however, a switch to an apparent anti-inflammatory response was observed, characterized by significantly reduced levels of IL-8 and CD86 in ileal Peyer´s patches relative to control animals, suggesting a post-weaning anti-inflammatory response. Furthermore there appeared to be an age-dependent gene expression of IL-8 in which weaning plays a key role. Portions of this work have already been published (Siepert et al., 2014; Twardziok et al., 2014). The results and observations of the clinical trials (E. faecium SF68 feeding trial, Salmonella challenge study) strongly suggest that prolonged supplementation of sows and piglets with E. faecium SF68 probiotic strain results in a local, anti-inflammatory or immunosuppressive response in intestinal mucosal tissues which becomes highly apparent post-weaning. These results provide a mechanism explaining prior observations made with E. faecium NCIMB 10415 regarding higher bacterial loads and shedding in two, independent Salmonella challenge studies, reduced or delayed cytotoxic effects of PBMC preparations in vitro, as well as changes in populations of regulatory T cells and cytolytic CD8β+ T cells. In parallel to the in vivo studies, permanent porcine intestinal epithelial (IPEC-J2) and macrophage cell lines (3D4/31; PLN/C2) harbouring chromosomally-integrated, NF-κB-dependent reporter fusions were used to determine the effects of probiotics, their products (E. faecium SF68 lysates - cell wall components, etc.), and other feed supplements (zinc) on host innate immune responses. I show in this work that cell-free lysates of E. faecium SF68 have a strong inhibitory effect on NF-κB activation in porcine intestinal epithelial and macrophage cell lines. E. faecium SF68 suppressed the activity of NF-κB below the basal levels of expression in untreated cells. This inhibitory activity also prevented the activation of NF-κB in response to different stimuli such as Salmonella infections, Gram-negative LPS, TNF-α, E. coli cell components. To further characterize the component responsible for the inhibitory effect on NF-κB activation, several studies were performed. In summary, it is clear that a relatively heat-resistant protein product of E. faecium SF68 is responsible for the inhibitory effects on NF-κB activation. The effect depends on the applied concentration as well as the duration of the treatment and appears to be irreversible during the period examined. Assays for cell cytotoxicity as well as apoptosis demonstrate that these effects played no role in the inhibition of NF-κB activation through E. faecium SF68. The prolonged inhibition of NF-κB activation likely leads to a dysregulation of the gene expression of different NF-κB target genes, explaining a reduced metabolic activity of lysate treated cells. The inhibitory activity of the protein product of E. faecium SF68 also strongly inhibits cell proliferation, as determined by antibody staining against the proliferation marker Ki67 (personal communication, Dr. Karsten Tedin). Different characteristics determined in this study of the component responsible for the inhibitory effect (protein product, heat-resistant, sensitive to Proteinase K) may indicate an Enterococcus Enterocine, consistent with prior studies showing inhibitory effects of different Bacteriocines/Enterocines on NF-κB activation. To investigate the effects of zinc on innate immune response and with regard to the zinc supplementation trials, a number of directed deletion mutants in genes involved in zinc transport and regulation in Salmonella Typhimurium were constructed to determine whether the virulence and/or pathogenesis of Salmonella could be affected by exogenous zinc as a feed supplement. Mutants were constructed with deletions for the genes mntH, znuA, znuB, znuBC, zur, zraP, zirS, zirT, or zirTS, and were tested in in vitro infection assays to determine the effects on host cell invasion and intracellular growth within the porcine intestinal epithelial cell line IPEC-J2 and porcine macrophage cell lines 3D4/31 and PLN/C2. The investigated genes encode for a high- affinity zinc uptake system (ZnuABC) and its regulator (Zur), a zinc-dependent NRAMP homologue (MntH) which is a divalent metal ion transporter, a protein involved in zinc tolerance (ZraP) as well as for a new alternative secretion system (ZirTS) whose expression is dependent on zinc. Overall, the results of these assays showed many essential zinc-associated systems in S. Typhimurium, and that the virulence and/or pathogenesis of Salmonella could be affected by exogenous zinc. This observation is an important prerequisite for the use of zinc as a preventative measure against bacterial infections. In a further study in vivo, I investigated the gene expression levels of different immunologically relevant genes (IL-8, IL-10, CD86, PGLYRP-1, -2A und 2B, Nod1 and Nod2) during a zinc supplementation and Salmonella challenge ZnO trial in order to study the relevance of additional zinc treatment. Overall, the results indicate that high zinc supplementation leads to an anti-inflammatory immune response post-weaning. After an infection with S. Typhimurium 32 days post partum no differences regarding zinc supplementation could be observed in the expression of immunologically relevant genes in intestinal tissues 2 days post infectionem, with the exception of the ileal Peyer´s Patches in one of the supplemented groups, where the gene expression of IL-8 was significantly increased. Interestingly, at the latest time point, 42 days post infectionem, increased gene expression of IL-8, PGLYRPs and Nod proteins in tissues of the intestinal wall (IlePP, JePP) and mesenteric lymph nodes was observed. This is suggested to reflect an inflammatory immune response and an increased translocation of the gastrointestinal pathogen. In summary, the results of the present work provide a mechanism explaining many prior observations made with the probiotic E. faecium SF68. Moreover, it was found that zinc supplementation/treatment affects both host invasion and persistence of S. Typhimurium as well as gene expression of immunologically relevant genes in a porcine model.

Lupus erythematosus (LE) is an important dermatologic autoimmune disease and in many aspects, including epidemiology, genetics, immunology, diagnostics and treatment, may be regarded as model for many other autoimmune diseases. Constant efforts in the past years have unraveled important new aspects of LE pathogenesis. Among these are the genetic associations with immunoregulatory signaling pathways such as TNF-, NF-κB-, IL23/IL17- and interferon pathway as well as new insights into the relevance of the innate immune system. Here Toll-like receptors and neutrophils play a central role. The knowledge about immune and autoimmune interactions in LE pathogenesis and the contributing cell types is steadily increasing and has led to new therapeutic approaches using antibodies directed against the B-cell activating factor BLyS. In the first part of this review article, the current knowledge about epidemiology, genetics and immunology is summarized. A second article will deal with diagnostics, clinical picture and different treatment modalities.

Dendritic cells (DCs) are bone marrow-derived professional antigen-presenting cells that act as master regulators of acquired and innate immune responses. While descriptions of cells with dendritic morphology in rodent kidneys date back to the early 1970s, a network of DCs in the mouse kidney has only recently been described. DCs acquire distinct phenotypic and functional characteristics depending on the microenvironment and the disease stages. Concomitantly, their communication with cells of the adaptive immunity might have tissue-protective or tissue-deleterious consequences. This review summarizes results from recent studies on the role of DCs in experimental renal inflammation.

LBP vermittelt im Wirtsorganismus die direkte Immunantwort auf bakterielle Liganden wie das Lipopolysaccharid (LPS) von Gram-negativen oder Lipopeptide von Gram-positiven Bakterien. In dieser Arbeit wurde die Funktionsweise von LBP weiter aufgeklärt. Im ersten Teil der Arbeit wurde eine natürlich vorkommende Mutation des LBP (c998t), die an Position 333 zu einem Austausch der Aminosäure Prolin zu Leucin führt, hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf Struktur und Funktionalität des Proteins untersucht. Westernblot-Analysen des rekombinant hergestellten Proteins und humaner Seren von Mutationsträgern weisen auf einen Zerfall des mutierten Proteins hin. Es kommt zu einer Beeinträchtigung der Bindung bakterieller Liganden und einer deutlichen Reduktion der LBP-vermittelten Zytokinausschüttung von Immunzellen. Der hier untersuchte Polymorphismus hat eine Allelfrequenz von 0,072 in einer gesunden europäischen Population. Genotypanalysen von Patientengruppen zeigten, dass es durch die Mutation zu einer deutlich erhöhten Mortalität bei Patienten mit septischen Komplikationen und einer durch Gram-negative Erreger verursachten Pneumonie kommt. Unsere Ergebnisse zur eingeschränkten Funktion des LBP-c998t bieten eine erste Erklärung dafür, wie diese Mutation vermutlich die Fähigkeit, Krankheiten zu bewältigen, beeinträchtigt. Innerhalb dieser Arbeit ging es um die Analyse der Bindung von bakteriellen Liganden an LBP. Dabei wurde eine potentiell gemeinsame Bindungsstelle für Liganden untersucht, die von Gram-positiven und Gram-negativen Bakterien stammen und später von den Toll-like Rezeptoren (TLRs) 2 und -4 erkannt werden. Dazu wurden Bindungsversuche zwischen Lipopeptiden und LPS mit einer zweiten LBP-Variante (LBP-E94/95) durchgeführt. Beim LPS führt dies zu einem Bindungsverlust. Auch für die Lipopeptide war durch die Mutationen die Interaktion mit LBP beeinträchtigt, was die These einer gemeinsamen Bindungsstelle von TLR2- und TLR4-Liganden an das Protein weiter unterstützt. LBP enhances the innate immune reaction against bacterial ligands like LPS from gram negative or lipopeptides from gram positive bacteria in the host. Here we investigated the function of LBP using two recombinant mutants of the protein. The first part of this work examines a natural occurring mutation of LBP (c998t) leading to an amino acid exchange of proline to leucine at position 333 with regard to the impact on structure and function of the protein. Western blot analyses of the recombinant protein and sera obtained from individuals differing in the LBP genotype indicate the disaggregation of the mutated protein. Thereby binding of bacterial ligands to LBP is diminished and the LBP mediated cytokine secretion of immune cells is reduced. The gene polymorphism leading to the occurrence of the mutation is present with an allelic frequence of 0.072. A recent study has shown that this LBP-SNP led to a higher mortality in patients with septic complications and gram negative pneumonia. The results presented here, showing the negative impact on the function of LBP due to the mutation, may therefore be a first explanation on how this mutation affects the ability of people to deal with disease. Within this work binding of ligands to LBP was also explored. It was investigated whether ligands which are later recognized by Toll-like receptors (TLRs) 2 and – 4 share a common binding site on LBP. Assays with immobilized lipopeptides and LPS were performed with a second mutated LBP (LBP-E94/95). LPS binding to LBP is diminished completely. Here we showed that binding of lipopeptide to LBP is affected likewise, furthermore supporting the hypothesis of a common binding site for TLR2- and TLR4- ligands.

During the last 10 years different strategies for immunotherapy of prostate cancer have been investigated. These included unspecific and specific strategies to modulate or stimulate the immune system. For unspecific immunotherapy of prostate cancer innate humoral or cellular immune mechanisms are being stimulated, which are not specific to malignant cells. The global stimulation of the innate immune system is supposed to augment the immune reaction to prostate cancer by initiating an inflammatory reaction or other existing immune mechanisms. The main mediators and effectors of the unspecific immune system include humoral factors such as cytokines, complement system, and acute phase proteins and cellular components such as neutrophils, macrophages/monocytes, mast cells, and natural killer cells.In contrast, specific immunotherapy aims at adaptive immunity. This portion of the immune system can be amplified and thus specifically target tumor cells. Generation of a tumor-specific T cell reaction by vaccination or application of antibodies are the most promising approaches of specific immunotherapy. In a PubMed-based search of the current literature, publications regarding immunotherapy of prostate cancer were identified. The present article focuses on publications presenting clinical studies which investigate immunomodulatory treatments of prostate cancer. The results of these publications are described and discussed.

As a part of the innate immunity, defensins support the preservation of the intestinal mucosal barrier which is affected in IBD patients. It is interesting whether a potential direct antibacterial activity of defensins in the bowel of IBD patients is changed compared to healthy persons. Since the mechanisms of defensin action are not fully understood, defensins themselves are the only reliable controls in respective studies. Using highly purified recombinant tagged human β2-defensin (hBD-2), a densitometric method for the detection of direct antibacterial activity was established. Although the fusion to glutathion-S-transferase did not affect the reduction of bacterial growth by hBD-2, its bioactivity was lost after altering the storage buffer conditions. This loss, possibly due to protein aggregation, might also occur in defensins extracted from human intestinal specimens and thus substantially impact the determination of their direct antibacterial activities.

Da bislang nur Hinweise für eine Beeinträchtigung des spezifischen Immunsystems während der STEC-Infektion des Rindes vorlagen, sollte in dieser Arbeit geklärt werden, ob auch die zum unspezifischen Immunsystem gehörenden Granulozyten verschiedener Wiederkäuerspezies Zielzellen für Shigatoxine (Stx) darstellen. Im Einzelnen wurde dazu mittels Durchflusszytometrie untersucht, ob bovine, ovine und caprine Granulozyten über einen Stx-Rezeptor verfügen und die für die Rezeptorbindung verantwortliche, rekombinante B-Untereinheit (rStxB1) binden können. Anschließend wurde der Frage nachgegangen, ob das aufgereinigte Stx1-Holotoxin und die rStxB1 bei bovinen und ovinen Granulozyten auf direktem oder indirektem Wege einen Einfluss auf die Parameter Vitalität, Phagozytoseaktivität, Aktivierbarkeit und Migrationsfähigkeit ausüben können. Rezeptoren vom Gb3/CD77-Typ fanden sich ex vivo auf Granulozyten aus dem Blut von Schaf und Ziege. Bindungsstudien mit rStxB1 bestätigten das Vorhandensein eines Stx-Rezeptors auf den Granulozyten der kleinen Wiederkäuer. In Kompetitionsstudien an Schafgranulozyten konnte die Bindung der rStxB1 an Gb3/CD77 mit hoher Affinität gezeigt werden. Schafgranulozyten banden auch das Stx1-Holotoxin. Stx1 führte in vitro bei Schafgranulozyten aus dem Blut zu einer starken Erhöhung des Anteils früh-apoptotischer Zellen. Derselbe Effekt zeigte sich auch bei Granulozyten aus Schafmilch als ein Modell für Zellen nach Transmigration einer Gewebeschicht. Granulozyten aus dem Blut von Schafen zeigten in Anwesenheit von Stx1 eine erhöhte Phagozytoseaktivität. Ferner beeinflussten Stx1 und rStxB1 die Aktivierbarkeit dieser Zellen. Granulozyten aus dem Blut von Rindern exprimierten ex vivo kein Gb3/CD77 und banden auch die rStxB1 nicht. Beim Rind war auch nach Inkulturnahme und Stimulation der Granulozyten mit LPS sowie bei Milchgranulozyten keine Rezeptorexpression oder Bindung der rStxB1 nachweisbar. Auf die Vitalität von Rindergranulozyten hatten Stx1 und rStxB1 keinen Einfluss. Eine toxinspezifische Beeinträchtigung der Zellfunktionen (Phagozytose, Aktivierbarkeit) trat nicht auf. Allerdings zeigten Rindergranulozyten eine reduzierte Migrationsaktivität hin zu Überständen Stx1-behandelter boviner intestinaler Epithelzellen. In Abhängigkeit von der Wirtsspezies stellen die Granulozyten von Schafen somit direkte und die Granulozyten von Rindern indirekte Zielzellen für Shigatoxin dar. Dies macht auch eine Beeinträchtigung des unspezifischen Immunsystems während der STEC-Infektion von Wiederkäuern wahrscheinlich. Im Hinblick auf die Persistenz der STEC-Infektion könnte sich bei Wiederkäuern ein Gleichgewicht zwischen bakteriell freigesetztem Stx und Stx-supprimierter Granulozytenmigration einstellen und eine symptomlose Infektion etablieren. Beim Schaf wäre darüber hinaus denkbar, dass die Granulozyten die Menge an luminalem Toxin vermindern, indem sie freies Stx mit hoher Affinität binden, apoptotisch werden und mit dem Kot ausgeschieden werden. Die Ergebnisse belegen somit erstmals eine wichtige Rolle des unspezifischen Immunsystems bei der STEC-Infektion der Wiederkäuer, zeigen aber auch starke speziesspezifische Unterschiede auf. Dabei finden sich Unterschiede nicht nur in Bezug auf das für einheitlich gehaltene Reservoir Wiederkäuer, sondern auch im Vergleich zu dem von STEC-bedingten Erkrankungen betroffenen Menschen. Immunomodulation by Shiga toxins (Stxs) is considered to play an important role in the establishment of persistent bovine STEC infections, since it is known that Stx1 impairs cells belonging to the specific immune system in cattle. In order to supplement our understanding of this immunomodulation the present thesis addressed the question, whether granulocytes - as a part of the innate immune system - of different ruminant species represent target cells for the Stxs. Therefore bovine, ovine, and caprine granulocytes were analysed by flow cytometry for the presence of Stx-receptors and for the ability to bind recombinant StxB1-subunit (rStxB1). Subsequent investigations assessed the putative effect– either by direct or indirect means - of purified Stx1-holotoxin and rStxB1 on viability, phagocytic and oxdative burst-activity, and migratory capability of the cells. Granulocytes obtained from the peripheral blood of sheep and goats expressed Stx-receptors of the Gb3/CD77-type ex vivo. Binding studies with rStxB1 confirmed the presence of functional Stx-receptors on small ruminants` granulocytes. Competition studies with ovine granulocytes demonstrated high affinity binding of rStxB1 by Gb3/CD77. Ovine granulocytes also bound Stx1-holotoxin. In vitro Stx1 increased the number of ovine blood granulocytes entering a state of early apoptosis. The same effect was caused by Stx1 in granulocytes obtained from sheep`s milk as a model for cells having transmigrated through a tissue-layer. Moreover, Stx1 increased the phagocytic activity of ovine granulocytes and Stx1 as well as rStxB1 altered the oxidative burst activity of these cells. Blood granulocytes of cattle neither expressed Gb3/CD77 nor did they bound rStxB1 ex vivo. Furthermore, analysis of cells stimulated with LPS in vitro as well as analysis of granulocytes from bovine milk failed to detect Stx-receptor expression or the ability of the cells to bind rStxB1. There was no toxin-specific effect on cellular functions (phagocytosis, oxidative burst activity) in bovine granulocytes. Nevertheless, bovine granulocytes exhibited an impaired migratory activity towards supernatants of Stx1-treated bovine intestinal epithelial cells. In conclusion, granulocytes from sheep represent direct target cells while bovine granulocytes represent indirect target cells for Stx1. Both aspects point to an impairment of the innate immune system during ruminant`s STEC-infection. With regard to the persistence of STEC-infection it is thus tempting to conclude that a steady state between Stx1 secreted by the STEC and a Stx-suppressed transmigration of granulocytes finally leads to the establishment of asymptomatic infections. Moreover, granulocytes in sheep probably reduce the amount of toxin in the intestinal lumen by binding free Stx with high affinity, undergoing apoptosis, and being eliminated with the feces. For the first time the results thus stress the role of the innate immune system in ruminant`s STEC-infection but also enlighthen striking species-specific differences. These differences not only occur between ruminant species thus far equally regarded as STEC reservoirs but are also apparent in comparison to man who is threatened by STEC-associated illnesses.

Da bislang nur Hinweise für eine Beeinträchtigung des spezifischen Immunsystems während der STEC-Infektion des Rindes vorlagen, sollte in dieser Arbeit geklärt werden, ob auch die zum unspezifischen Immunsystem gehörenden Granulozyten verschiedener Wiederkäuerspezies Zielzellen für Shigatoxine (Stx) darstellen. Im Einzelnen wurde dazu mittels Durchflusszytometrie untersucht, ob bovine, ovine und caprine Granulozyten über einen Stx-Rezeptor verfügen und die für die Rezeptorbindung verantwortliche, rekombinante B-Untereinheit (rStxB1) binden können. Anschließend wurde der Frage nachgegangen, ob das aufgereinigte Stx1-Holotoxin und die rStxB1 bei bovinen und ovinen Granulozyten auf direktem oder indirektem Wege einen Einfluss auf die Parameter Vitalität, Phagozytoseaktivität, Aktivierbarkeit und Migrationsfähigkeit ausüben können. Rezeptoren vom Gb3/CD77-Typ fanden sich ex vivo> auf Granulozyten aus dem Blut von Schaf und Ziege. Bindungsstudien mit rStxB1 bestätigten das Vorhandensein eines Stx-Rezeptors auf den Granulozyten der kleinen Wiederkäuer. In Kompetitionsstudien an Schafgranulozyten konnte die Bindung der rStxB1 an Gb3/CD77 mit hoher Affinität gezeigt werden. Schafgranulozyten banden auch das Stx1-Holotoxin. Stx1 führte in vitro bei Schafgranulozyten aus dem Blut zu einer starken Erhöhung des Anteils früh-apoptotischer Zellen. Derselbe Effekt zeigte sich auch bei Granulozyten aus Schafmilch als ein Modell für Zellen nach Transmigration einer Gewebeschicht. Granulozyten aus dem Blut von Schafen zeigten in Anwesenheit von Stx1 eine erhöhte Phagozytoseaktivität. Ferner beeinflussten Stx1 und rStxB1 die Aktivierbarkeit dieser Zellen. Granulozyten aus dem Blut von Rindern exprimierten ex vivo kein Gb3/CD77 und banden auch die rStxB1 nicht. Beim Rind war auch nach Inkulturnahme und Stimulation der Granulozyten mit LPS sowie bei Milchgranulozyten keine Rezeptorexpression oder Bindung der rStxB1 nachweisbar. Auf die Vitalität von Rindergranulozyten hatten Stx1 und rStxB1 keinen Einfluss. Eine toxinspezifische Beeinträchtigung der Zellfunktionen (Phagozytose, Aktivierbarkeit) trat nicht auf. Allerdings zeigten Rindergranulozyten eine reduzierte Migrationsaktivität hin zu Überständen Stx1-behandelter boviner intestinaler Epithelzellen. In Abhängigkeit von der Wirtsspezies stellen die Granulozyten von Schafen somit direkte und die Granulozyten von Rindern indirekte Zielzellen für Shigatoxin dar. Dies macht auch eine Beeinträchtigung des unspezifischen Immunsystems während der STEC-Infektion von Wiederkäuern wahrscheinlich. Im Hinblick auf die Persistenz der STEC-Infektion könnte sich bei Wiederkäuern ein Gleichgewicht zwischen bakteriell freigesetztem Stx und Stx-supprimierter Granulozytenmigration einstellen und eine symptomlose Infektion etablieren. Beim Schaf wäre darüber hinaus denkbar, dass die Granulozyten die Menge an luminalem Toxin vermindern, indem sie freies Stx mit hoher Affinität binden, apoptotisch werden und mit dem Kot ausgeschieden werden. Die Ergebnisse belegen somit erstmals eine wichtige Rolle des unspezifischen Immunsystems bei der STEC-Infektion der Wiederkäuer, zeigen aber auch starke speziesspezifische Unterschiede auf. Dabei finden sich Unterschiede nicht nur in Bezug auf das für einheitlich gehaltene Reservoir Wiederkäuer, sondern auch im Vergleich zu dem von STEC-bedingten Erkrankungen betroffenen Menschen., Immunomodulation by Shiga toxins (Stxs) is considered to play an important role in the establishment of persistent bovine STEC infections, since it is known that Stx1 impairs cells belonging to the specific immune system in cattle. In order to supplement our understanding of this immunomodulation the present thesis addressed the question, whether granulocytes - as a part of the innate immune system - of different ruminant species represent target cells for the Stxs. Therefore bovine, ovine, and caprine granulocytes were analysed by flow cytometry for the presence of Stx-receptors and for the ability to bind recombinant StxB1-subunit (rStxB1). Subsequent investigations assessed the putative effect either by direct or indirect means - of purified Stx1-holotoxin and rStxB1 on viability, phagocytic and oxdative burst-activity, and migratory capability of the cells. Granulocytes obtained from the peripheral blood of sheep and goats expressed Stx-receptors of the Gb3/CD77-type ex vivo. Binding studies with rStxB1 confirmed the presence of functional Stx-receptors on small ruminants` granulocytes. Competition studies with ovine granulocytes demonstrated high affinity binding of rStxB1 by Gb3/CD77. Ovine granulocytes also bound Stx1-holotoxin. In vitro Stx1 increased the number of ovine blood granulocytes entering a state of early apoptosis. The same effect was caused by Stx1 in granulocytes obtained from sheep`s milk as a model for cells having transmigrated through a tissue-layer. Moreover, Stx1 increased the phagocytic activity of ovine granulocytes and Stx1 as well as rStxB1 altered the oxidative burst activity of these cells. Blood granulocytes of cattle neither expressed Gb3/CD77 nor did they bound rStxB1 ex vivo. Furthermore, analysis of cells stimulated with LPS in vitro as well as analysis of granulocytes from bovine milk failed to detect Stx-receptor expression or the ability of the cells to bind rStxB1. There was no toxin-specific effect on cellular functions (phagocytosis, oxidative burst activity) in bovine granulocytes. Nevertheless, bovine granulocytes exhibited an impaired migratory activity towards supernatants of Stx1-treated bovine intestinal epithelial cells. In conclusion, granulocytes from sheep represent direct target cells while bovine granulocytes represent indirect target cells for Stx1. Both aspects point to an impairment of the innate immune system during ruminant`s STEC-infection. With regard to the persistence of STEC-infection it is thus tempting to conclude that a steady state between Stx1 secreted by the STEC and a Stx-suppressed transmigration of granulocytes finally leads to the establishment of asymptomatic infections. Moreover, granulocytes in sheep probably reduce the amount of toxin in the intestinal lumen by binding free Stx with high affinity, undergoing apoptosis, and being eliminated with the feces. For the first time the results thus stress the role of the innate immune system in ruminant`s STEC-infection but also enlighthen striking species-specific differences. These differences not only occur between ruminant species thus far equally regarded as STEC reservoirs but are also apparent in comparison to man who is threatened by STEC-associated illnesses.

Die angeborene Immunität ist in der Lage, Pathogene schon beim erstmaligen Eindringen zu erkennen und zu bekämpfen. Haupteffektoren der schnellen, angeborenen Immunantwort sind Makrophagen und polymorphkernige neutrophile Granulozyten. Diese erkennen und phagozytieren Pathogene und koordinieren die weitere Immunantwort durch die Freisetzung von inflammatorischen Mediatoren und Zytokinen. Die Erkennung mikrobieller Bestandteile, wie Lipopolysaccharid (LPS) Gram-negativer Bakterien bzw. Peptidoglykan (PG) und Lipoteichonsäuren (LTA) Gram-positiver Bakterien, führt zur Aktivierung von unterschiedlichen Proteinkinasen, des Transkriptionsfaktors NF-(B und zur Freisetzung von Zytokinen. Mitglieder der Toll-Proteinfamilie, sogenannte Toll-like-Rezeptoren (TLR), wurden kürzlich als Rezeptoren auf Immunzellen identifiziert, die für die Erkennung solcher mikrobieller Bestandteile verantwortlich sind. Während TLR-4 der LPS-Erkennung dient, und TLR-2 und -6 verschiedene Liganden von Gram-positiven Bakterien binden, blieb die Frage der Erkennung von LTA und verwandten Glykolipiden strittig. Sowohl TLR-2 als auch TLR-4 wurden für diese Rolle diskutiert. Zielsetzung dieser Arbeit war, die Rolle von TLRs in der LTA- und Glykolipid-Erkennung zu untersuchten. Glykolipide von zwei eng verwandten Treponemen-Spezies, T. maltophilum (TM) und T. brennaborense (TB), sowie neuartig aufgereinigte Lipoteichonsäuren von Staphylococcus aureus (SA) und Bacillus subtilis (BS) wurden eingesetzt, um die nukleäre Translokation von NF-(B in verschiedenen Zellsystemen zu induzieren. Diese Zellstimulationsexperimente wurden mit verschiedenen TLR-2-negativen Zellinien sowie mit Peritonealexsudatzellen TLR-4-defizienter C3H/HeJ-Mäuse durchgeführt. Weitere Informationen lieferten TLR-2-Überexpressions-Experimente sowie Zellstimulationen unter Verwendung von anti-TLR-4-Antikörpern. Die Aktivierung von NF-(B wurde anhand von Gelshifts nachgewiesen. Mit der Überexpression von dominant-negativen Mutanten verschiedener Moleküle der Signalkaskade, mit Kinase-Hemmstoffen und mit Western Blots wurden die intrazellulären Signaltransduktionswege untersucht. Für Glykolipide von T. maltophilum und beide verwendeten Lipoteichonsäuren ließ sich eine klare TLR-2-Abhängigkeit in der Aktivierung von NF-(B und der Induktion von proinflammatorischen Zytokinen zeigen. Die Glykolipide von T. brennaborense hingegen waren überraschender Weise gleichzeitig auch TLR-4-Liganden. Beide untersuchten Glykolipide sowie beide LTAs aktivierten einen Signalweg unter Einbeziehung des Adaptermoleküls MyD88 und der NF-(B-induzierenden Kinase (NIK). Des weiteren konnte der Einfluß der MAP-Kinasen p42/44 und p38 auf die Treponema-Glykolipid- und LPS-induzierte TNF-(-Ausschüttung dargestellt werden. Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse, daß TLR-2 der Hauptrezeptor von Lipoteichonsäuren ist, und TLR-2 und -4 beide Rezeptoren der Treponema-Glykolipide sein können. Diese Ergebnisse sollten dazu beitragen, die molekularen Grundlagen der Reaktionen des Immunsystems auf Gram-positive Bakterien und Treponemen zu verstehen. The innate immune response to microbial pathogens is able to protect the host after a first pathogen contact. This immediate immune response is largely mediated by macrophages and neutrophils. They recognize and phagocytose pathogens, and coordinate host responses by secreting inflammatory mediators, such as cytokines. The recognition of lipopolysaccharide (LPS) of Gram-negative bacteria, or peptidoglycan (PG) and lipoteichoic acids (LTAs) of Gram-positive bacteria leads to the induction of protein-kinases, the transcription factor NF-(B, and subsequently the release of proinflammatory cytokines. Recently, members of the Toll-protein-family, the so-called Toll-like receptors (TLRs) have been found to be involved in immune cell activation by microbial products. While TLR-4 has been identified as the transmembrane signal transducer for LPS, and TLR-2 and -6 for different ligands originating from Gram-positive bacteria, the molecular basis of recognition of lipoteichoic acids and related glycolipids has not been completely understood: Both, TLR-4 and -2 have been postulated as receptors. In order to determine the role of TLRs in immune cell activation by Treponema glycolipids and LTAs experiments involving TLR-2-negative cell lines, macrophages from TLR-4-deficient C3H/HeJ-mice, cells overexpression TLR-2, and inhibitory TLR-4 antibodies were performed. The induction of NF-(B was assessed by electrophoretic mobility shift assays. Glycolipids of two related Treponema species, T. maltophilum (TM) and T. brennaborense (TB), and LTAs from Staphylococcus aureus (SA) and Bacillus subtilis (BS) were investigated for induction of nuclear translocation of NF-(B in different cell systems. Glycolipids from T. maltophilum and both LTAs studied revealed TLR-2-dependency in induction of NF-(B and proinflammatory cytokines. Surprisingly, glycolipids from T. brennaborense were found to be TLR-4-ligands. Furthermore an involvement of the signaling molecules MyD88 and NIK in cell stimulation by LTAs and glycolipids was revealed by dominant-negative overexpression experiments. The induction of TNF-( by Treponema glycolipids furthermore was dependent on activation of MAP kinases p42/44 and p38, as indicated by specific kinase inhibitors. Tyrosinephosporylation of the p42/44 kinase induced by Treponema glycolipids were detected by western blots. In summary, the results presented here indicate that TLR-2 is the main receptor for LTAs. Both TLR-2 and -4 serve as receptors for Treponema glycolipids. These results may potentially contribute to explain immune responses to Gram-positive bacteria and treponemes.