Immune Regulation

Due to their physiological functions our mucosal surfaces are in direct contact to the environment and thus represent the major port of entry for pathogens. To protect the body from severe infections an effective mucosal immune system is indispensable. We are studying respiratory tract infections with the focus on influenza and pneumococci, which represent the most frequent viral and bacterial infectious agents for pneumonia in humans. A major focus of our research is to study molecular and cellular processes during coinfection with influenza and pneumococci and here in particular the immunological functions of the alveolar epithelium in host defense.

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Rolle der alveolaren Typ II-Epithelzellen und des Toll-like Rezeptor 7 für die erhöhte Suszeptibilität gegenüber bakterieller Superinfektion bei Influenzapneumonie

Eine retrospektive Untersuchung der Spanischen Grippe von 1918/19, einer hinsichtlich der Zahl ihrer Opfer und der weltweiten Verbreitung einzigartigen Pandemie, hat ergeben, dass die überwiegende Mehrheit der Opfer nicht an den primären Folgen der Infektion mit dem Influenza A-Virus (IAV) verstarb, sondern an einer außergewöhnlich hohen Rate bakterieller Superinfektionen, insbesondere mit Streptococcus pneumoniae. Dies gilt auch für spätere Grippe-Pandemien in den 1950er und 1960er Jahren und auch für die kürzlich beendete Schweinegrippe-Pandemie. Die erhöhte Anfälligkeit (Suszeptibilität) gegenüber bakteriellen Infektionen nach einer IAV-Infektion findet man auch im Mausmodell. Wir haben in der Vergangenheit erfolgreich ein solches Tiermodell für die IAV – S. pneumoniae – Superinfektion etabliert, in dem wir zeigen konnten, dass IAV-infizierte Mäuse deutlich häufiger infolge einer Sepsis nach einer S. pneumoniae-Infektion versterben als nicht IAV-infizierte Mäuse. Die Mechanismen, die der transienten immunologischen Reaktionsunfähigkeit gegenüber bakteriellen Erregern zugrunde liegen, sind weitgehend unklar.

Die Oberfläche des Respirationstraktes ist eine dünne und äußerst durchlässige Barriere zwischen Körperinnerem und der Umgebung. Während die Rolle des Epithels ursprünglich auf diese Barrierefunktion reduziert wurde, haben Arbeiten der vergangenen Jahre zunehmend gezeigt, dass Alveolar-Epithelzellen (AEC) eine Vielzahl immunologisch bedeutender Funktionen aufweisen und eine wichtige Verbindung zum adaptiven Immunsystem darstellen. Ob die durch IAV-Infektion veränderte Physiologie von alveolaren Typ II-Epithelzellen (AECII) eine Rolle bei der bakteriellen Superinfektion spielt - entweder durch immunologische Überaktivierung oder Immunsuppression - ist jedoch weitestgehend unverstanden.


Wir untersuchen aktuell, inwiefern die durch IAV-Infektion veränderte Physiologie von AECII eine Rolle für die erhöhte Suszeptibilität gegenüber S. pneumoniae-Infektionen spielt. In diesem Kontext soll auch die Funktion des Toll-like Rezeptors 7, dessen Aktivierung antimikrobielle Funktionen in IAV-infizierten Zellen einleitet, näher charakterisiert werden. Basierend auf umfangreichen Transkriptomanalysen von AECII vor und nach einer IAV-Infektion soll ein umfassender Einblick in die Virus-induzierten Veränderungen im genetischen Programm und immunologischen Profil dieser Zellen gewonnen werden. Damit verbindet sich die Hoffnung, neue therapeutische Optionen für künftige Influenza-Pandemien zu erhalten.

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HZI researchers are working on a vaccine against influenza that has a longer lasting effect and is also to be absorbed via the mucous membranes using a nasal spray. The research project is presented in the NDR programme "Hallo Niedersachsen".

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