Untersuchung von T-Zell-vermittelten Immunantworten in der murinen und humanen kutanen Leishmaniasis

Für die Ausheilung von L. major-Infektionen ist eine effektive Th1-/Tc1-Antwort unerlässlich. Dennoch sind bis heute nicht alle Mechanismen der schützenden Immunabwehr beim Menschen und in der Maus endgültig geklärt. Deshalb bestand das Ziel der vorliegenden Arbeit darin, Th1-/Tc1-Antworten und damit die Schnittstelle zwischen angeborenem und adaptivem Immunsystem eingehender zu untersuchen. Für diesen Ansatz wurde zunächst der Einfluss des genetischen Hintergrundes auf den Verlauf der Infektion anhand von BALB/c- und C57BL/6-Zellen analysiert. Als entscheidender Faktor für Heilung und Suszeptibilität wurde mit Hilfe von Knochenmarkschimären die Herkunft der T und/oder B Zellen identifiziert. Erst die Aktivierung durch Th1-/Tc1-Zellen versetzt L. major-infizierte Makrophagen in die Lage, die intrazellulären Parasiten abzutöten. In diesem Aktivierungsprozess spielt die TNF-induzierte Signalweiterleitung über den TNF-Rezeptor 1 (TNF-R1) eine wichtige Rolle. TNF-R1 ist mit dem Signalmolekül FAN assoziiert. In dieser Arbeit konnte anhand von Mäusen, denen FAN fehlt, die Involvierung dieses Moleküls in der Induktion eines Th1-Zytokinsprofils und in der Kontrolle der Parasitenzahl sowie der lokalen Begrenzung der Infektion gezeigt werden. Weiterhin wurde unter Verwendung immundefizienter Mäuse die Realisierbarkeit eines PBMC-Transfermodells geprüft. Ein solches wird zur Validierung an Mäusen gewonnener Erkenntnisse und als präklinisches Testsystem der humanen kutanen Leishmaniasis dringend benötigt. In allen getesteten Stämmen ließ sich durch den Transfer humaner PBMC die L. major-Infektion beeinflussen. Humane CD4+ und CD8+ T-Zellen waren an den Infektionsstellen präsent und es konnten antigenspezifische Immunreaktionen nnachgewiesen werden. Das PBMC-Transfermodell konnte durch die Transplantation humaner Haut auf immundefiziente Mäuse zusätzlich entscheidend verbessert werden. In diesen Transplantaten ließen sich L. major-Infektionen etablieren und durch zusätzlichen Transfer von PBMC die Zahl humaner CD45+ Zellen an der Infektionsstelle deutlich steigern. In ihrer Gesamtheit trägt die vorliegende Arbeit wesentlich zum Verständnis der Determinanten von Heilung und Suszeptibilität der kutanen Leishmaniasis bei und zeigt neue Ansatzpunkte für eine Beeinflussung des Krankheitsverlaufes auf. Die Etablierung eines präklinischen Testmodells der humanen Leishmaniasis ist entscheidend, um das Wissen über die murine Leishmaniasis auf die humane Erkrankung zu übertragen. So kann dem dauerhaften Problem der Entwicklung von Vakzinen an Mäusen, die keine Wirksamkeit gegen die humane Erkrankung zeigen, begegnet werden. Ein vollständig etabliertes Modell wird es ermöglichen, der humanen Erkrankung zugrundeliegende Mechanismen zu untersuchen und Patienten-spezifisch aber auch allgemeingültig Vakzinierungs-Ansätze und Therapien unter experimentellen Bedingungen zu testen.

It is known that healing of L. major infections requires an effective Th1/Tc1 immune response. However, many mechanisms leading to a protective immune response in humans and mice remain elusive. For this reason, the aim of this thesis was to further investigate Th1/Tc1 responses and the connection between innate and adaptive immune responses. To achive this, we first analysed the importance of the genetic background on the course of murine L. major infections using BALB/c and C57BL/6 cells. In this thesis, the origin of T and/or B cells was identified as the key factor for healing or susceptibility. Before infected macrophages are able to kill the intracellular L. major parasites these cells have to be activated by Th1/Tc1 cells. During this activation process, TNF signalling via the TNF receptor-1 (TNF-R1) plays an important role. The signal transduction molecule FAN is associated with TNF-R1, but no involvement of this molecule in immune responses during infection has been published yet. Here, for the first time, the involvement of this protein in the induction of Th1 cytokine profiles, control of L. major parasite numbers and restricting the infection to the inoculation site was shown by using FAN-deficient mice. Furthermore, the feasibility of establishing a PBMC transfer model for L. major infections using immunodeficient mice was tested. Such a system is urgently needed to validate findings discovered in the murine model of cutaneous leishmaniasis and for preclinical testing using human cells. In all tested mouse strains, the transfer of human PBMC altered the course of disease. Human CD4+ and CD8+ T cells were present at the site of infection and antigen-specific humane immune responses were detected. The usage of human skin transplants further improved the PBMC transfer model for human cutaneous leishmaniasis. We were able to establish L. major infections within the human transplant and increased the number of human cells at the infection site by transferring PBMC intraperitoneally. This work contributes substantially to the understanding of the determinant factors of healing and susceptibility during cutaneous leishmaniasis and shows new targets to influence the course of disease. The establishment of a preclinical model is essential to transfer knowledge gained by using mice onto the human disease. The utilization of such a model may overcome the continuous problem of developing murine vaccines showing no protective effect in humans. A fully established humanized model will allow analysing human leishmaniasis and the underlying mechanisms as well as testing patient-specific and general vaccination strategies under experimental conditions.