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- URN to cite this document:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-190277
- DOI to cite this document:
- 10.5283/epub.19027
| Item type: | Thesis of the University of Regensburg (PhD) |
|---|---|
| Open Access Type: | Primary Publication |
| Date: | 17 January 2011 |
| Referee: | PD Dr. Marc-Hendrik Dahlke and Prof. Dr. Bernhard Banas |
| Date of exam: | 10 January 2011 |
| Institutions: | Medicine > Lehrstuhl für Chirurgie |
| Interdisciplinary Subject Network: | Not selected |
| Keywords: | CD8, CD28, T suppressor cells, T regulatory cells, TCR, MHC class-I, antigen recognition |
| Dewey Decimal Classification: | 600 Technology > 610 Medical sciences Medicine |
| Status: | Published |
| Refereed: | Yes, this version has been refereed |
| Created at the University of Regensburg: | Yes |
| Item ID: | 19027 |
Abstract (English)
The immunomodulatory properties of CD8 T cells with regulatory phenotype have become evident. It remains unclear whether the immunomodulatory function of CD8+ CD28- T cells requires antigen-specific TCR interaction with major histocompatibility complex class I (MHC-I). We have isolated naïve CD8+CD28- T suppressor cells (Tsup) from H2-Kk Des-TCR mice that express a transgenic, MHC class ...
Abstract (English)
The immunomodulatory properties of CD8 T cells with regulatory phenotype have become evident. It remains unclear whether the immunomodulatory function of CD8+ CD28- T cells requires antigen-specific TCR interaction with major histocompatibility complex class I (MHC-I). We have isolated naïve CD8+CD28- T suppressor cells (Tsup) from H2-Kk Des-TCR mice that express a transgenic, MHC class I-restricted, clonotypic TCR against an allogeneic MHC class I molecule (H2-Kb) plus self-peptide. These cells were compared to B10.BR wildtype (w/t) CD8+CD28- T cells and to naïve CD4+CD25+ regulatory T cells (Treg) of the same strains. Des CD8 effector T cells proliferated more readily when stimulated by H2-Kb splenocytes than w/t controls, whereas Des CD4 T cells showed the same alloresponse as w/t cells. Activation and proliferation of B10.BR CD4 T cells stimulated by H2-Kb APC was suppressed more effectively by Des CD8+CD28- T cells than by w/t CD8+CD28- T cells. On the contrary, Des CD4+CD25+ T cells inhibited T cell proliferation less effectively than w/t CD4+CD25+ T cells. In conclusion, we demonstrate that the function of naive Tsup is strongly enhanced by antigen recognition. Therefore we expect that Tsup are possible candidates for antigen-specific immunosuppressive therapy.
Translation of the abstract (German)
Als Teil des erworbenen Immunsystems spielen T-Zellen eine wichtige Rolle in der Bekämpfung von Krankheitserregern, indem sie körperfremdes Antigen erkennen und so eine Immunantwort verursachen. Allerdings existieren nicht nur T-Zellen, die Immunantworten induzieren und unterhalten, sondern auch solche, die eine Immunreaktion verhindern bzw. beenden. Diese Zellpopulationen sind Gegenstand vieler ...
Translation of the abstract (German)
Als Teil des erworbenen Immunsystems spielen T-Zellen eine wichtige Rolle in der Bekämpfung von Krankheitserregern, indem sie körperfremdes Antigen erkennen und so eine Immunantwort verursachen. Allerdings existieren nicht nur T-Zellen, die Immunantworten induzieren und unterhalten, sondern auch solche, die eine Immunreaktion verhindern bzw. beenden. Diese Zellpopulationen sind Gegenstand vieler Forschungsarbeiten, da ihre Anwendung als zelluläres Therapeutikum für Autoimmunerkrankungen oder in der Transplantationsmedizin eine erfolgversprechende Alternative zu nebenwirkungsreichen Pharmaka darstellt.
In dieser Arbeit werden murine CD4+CD25+ (Treg) und CD8+CD28- (Tsup) T-Zellen untersucht, zwei T-Zell-Populationen mit immunregulatorischer Wirkung. Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Zellen in vitro unter anderem dadurch immunsuppressiv wirken, indem sie die Proliferation von Effektor-T-Zellen unterdrücken. Unklar ist allerdings bis dato, über welchen Mechanismus diese Zellen ihre Funktion ausüben. Da für konventionelle T-Effektor-Zellen die Aktivierung durch den T-Zell-Rezeptor unabdingbar ist, stellt sich die Frage, ob T-Zellen mit regulatorischen Eigenschaften auch über diesen aktiviert werden müssen.
Zur Beantwortung dieser Frage wird in der vorliegenden Publikation ein transgenes Mausmodell („DES-Modell“, Hintergrund B10.BR, H2-kk) genutzt, in dem alle T-Zellen einen Antigen-spezifischen T-Zell-Rezeptor (DES-TCR) exprimieren. Zusätzlich exprimieren diese transgenen T-Zellen auch den natürlichen T-Zell-Rezeptor, allerdings in sehr niedriger Dichte. Der transgene T-Zell-Rezeptor erkennt spezifisch MHC Klasse I Moleküle (in Bindung mit Eigenpeptid) von Mäusen auf H2-kb Hintergrund (z.B. C57BL/6). Da nur CD8+ T-Zellen durch Antigen aktiviert werden können, das auf MHC Klasse I exprimiert wird, kann man davon ausgehen, dass in diesem Mausmodell CD8+ T-Zellen sehr effektiv durch Antigen-präsentierende Zellen (APC) von C57BL/6 (B6) Mäusen stimuliert werden können, CD4+ Zellen allerdings nicht.
Die Arbeitshypothese dieser Arbeit geht davon aus, dass nicht nur die Aktivierung von T-Effektorzellen von einer erfolgreichen, Antigen-vermittelten TCR-MHC-Interaktion abhängig ist, sondern auch die Aktivierung von CD4+CD25+(Treg) und CD8+CD28- (Tsup) T-Zellen.
Bevor spezifische Versuche zur Bestätigung oder Verwerfung dieser Hypothese durchgeführt wurden, wurden die einzelnen (immunologisch relevanten) Zellpopulationen der verwendeten Mausstämme charakterisiert. Mittels Durchflusszytometrie wurde sichergestellt, dass alle T-Zellen von DES-Mäusen den transgenen DES-TCR exprimieren (Abbildung 1A). Des Weiteren konnten die relativen Anteile an Immunzellen in der Milz anhand von Oberflächenmarkern bestimmt werden (Abbildung 1B). Hervorzuheben ist der unterschiedliche Anteil von CD4 und CD8 Zellen in DES-Mäusen (CD3CD4+: 7,0%, CD3CD8+: 12,2%) verglichen mit B10.BR-Mäusen (CD4: 13,0%, CD8: 8,5%). Die Existenz von CD4+ T-Zellen in der DES-Maus ist auf die (in der Literatur beschriebene) Expression des endogenen, natürlichen TCR zurückzuführen, der im Thymus mit MHC Klasse II interagieren kann.
Nach phänotypischer Charakterisierung der Milzzell-Subpopulationen aller verwendeten Mausstämme, wurden CD4+ und CD8+ Zellen von DES-Tieren funktionell mit denen des Wildtyp-Stamms (B10.BR) verglichen. Dazu wurden die magnetisch aufgereinigten T-Zellen mit CD90-depletierten Milzzellen für fünf Tage stimuliert. Anschließend wurde die T-Zell-Proliferation mittels CFSE-Verdünnung und die Aktivierung mittels CD25-Expression gemessen. CD8-Lymphozyten von DES-Mäusen proliferieren deutlich stärker nach Stimulation mit H2-kb+ APC verglichen mit Wildtyp-Zellen, ebenso ist die Dichte von CD25 auf diesen Zellen erhöht (Abbildung 2). CD4+ T-Zellen zeigten hinsichtlich ihres Proliferationsverhaltens keinen signifikanten Unterschied in CFSE und 3[H]-Thymidin-Assays, auch wenn die Proliferation von CD4+ DES-Zellen in allen Versuchen niedriger war als die von Wildtyp-Zellen (Abbildung 3). Diese Gruppe an Versuchen zeigt, dass der transgene TCR auf DES-Zellen eine TCR-MHC vermittelte Aktivierung von T-Zellen ermöglicht, weswegen auch alle DES CD8+ Zellen profilieren, während nur ein Teil der Wildtyp-CD8-Zellen proliferiert.
Da der transgene DES-TCR auf Effektorzellen zu einer Aktivierung führt, stellte sich nun die Frage, ob auch CD8+CD28- T-Zellen in ihrer Funktion (und damit antiproliferativen Wirkung) durch erhöhte Antigen-Spezifität verstärkt sind. Dazu wurden CD4+ Wildtyp-Zellen (H2-kk) mit CD90-depletierten allogenen APC (H2-kb) stimuliert und mit CD8+CD28- T-Zellen supprimiert (Abbildung 4). Während Tsup von DES-Mäusen in allen erprobten Verdünnungen im CFSE-Assay die Proliferation von CD4+ Zellen nahezu vollständig unterdrücken konnten, zeigten Wildtyp Tsup nur ein mäßiges Suppressionspotential. Auch im Tritium-Inkorporationstest war die Aktivität in den DES-Gruppen im Vergleich zur entsprechenden Wildtyp-Kontrolle stark verringert. Der Antigen-spezifische T-Zell-Rezeptor auf DES CD8+CD28- Zellen führt also zu einer deutlichen Verstärkung des immunsuppressiven Potentials bei Stimulation mit dem entsprechenden Antigen. Im Vergleich dazu konnten Treg aus DES-Tieren in keiner der eingesetzten Verdünnungen die Reaktion von CD4+ Zellen nach Stimulation mit Alloantigen unterdrücken.
Zusammenfassend wird in der vorliegenden Arbeit die Abhängigkeit der Funktion von T-Zellen mit immunsuppressiven Eigenschaften von einer TCR-MHC-Interaktion untersucht. Da der transgene TCR auf DES-Mäusen nur mit MHC Klasse I interagieren kann, sind nur CD8+ T-Zellen voll funktional, während CD4+ T-Zellen auf den (viel niedriger exprimierten) endogenen TCR angewiesen sind. Folglich proliferieren CD8+ T-Zellen nach Stimulation mit dem entsprechenden Antigen deutlich stärker als Wildtyp-Zellen. Die Proliferation von CD4+ T-Zellen ist weniger stark ausgeprägt, weil das T-Zell-Rezeptor-Repertoire zu ungunsten der MHC II-abhängigen T-Zellen verschoben ist. Antigen-spezifische Treg sind in der Literatur beschrieben, und die in dieser Arbeit aufgeführten Versuche unterstreichen die Wichtigkeit einer intakten TCR-MHC-Interaktion, da Treg von DES-Mäusen ein deutlich verringertes suppressives Potential aufweisen. Des Weiteren unterstreicht die Arbeit die Antigen-spezifische Wirkung von Tsup-Zellen, da DES CD8+CD28- T-Zellen deutlich stärker immunsuppressiv wirken als ihre Wildtyp-Kontrollen. Weiter zu erforschen gilt es, inwiefern sich die vorliegende Analyse mit Ergebnissen in Einklang bringen lässt, nach welchen nicht-antigenspezifische Treg eine wichtige Rolle bei Autoimmunerkrankungen und in der Tumorimmunologie spielen.
Insgesamt gesehen unterstützt die vorliegende Arbeit das Konzept einer Antigen-spezifischen immunsuppressiven Therapie mit Hilfe von T-Zellen des regulatorischen Phänotyps.
Metadata last modified: 26 Nov 2020 07:40
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