Immune Regulatory Properties of Allogeneic Adipose-Derived Mesenchymal Stem Cells in the Treatment of Experimental Autoimmune Diabetes

Adipose-derived mesenchymal stem cells (ADMSCs) display immunosuppressive properties, suggesting a promising therapeutic application in several autoimmune diseases, but their role in type 1 diabetes (T1D) remains largely unexplored. The aim of this study was to investigate the immune regulatory properties of allogeneic ADMSC therapy in T cell-mediated autoimmune diabetes in NOD mice. ADMSC treatment reversed the hyperglycemia of early-onset diabetes in 78% of diabetic NOD mice, and this effect was associated with higher serum insulin, amylin, and glucagon-like peptide 1 levels compared with untreated controls. This improved outcome was associated with downregulation of the CD4(+) Th1-biased immune response and expansion of regulatory T cells (Tregs) in the pancreatic lymph nodes. Within the pancreas, inflammatory cell infiltration and interferon-gamma levels were reduced, while insulin, pancreatic duodenal homeobox-1, and active transforming growth factor-beta 1 expression were increased. In vitro, ADMSCs induced the expansion/proliferation of Tregs in a cell contact-dependent manner mediated by programmed death ligand 1. In summary, ADMSC therapy efficiently ameliorates autoimmune diabetes pathogenesis in diabetic NOD mice by attenuating the Th1 immune response concomitant with the expansion/proliferation of Tregs, thereby contributing to the maintenance of functional beta-cells. Thus, this study may provide a new perspective for the development of ADMSC-based cellular therapies for T1D. Diabetes 61:2534-2545, 2012

Deficient Regulatory T Cell Activity and Low Frequency of IL-17-Producing T Cells Correlate with the Extent of Cardiomyopathy in Human Chagas' Disease

Background: Myocardium damage during Chagas' disease results from the immunological imbalance between pro-and production of anti-inflammatory cytokines and has been explained based on the Th1-Th2 dichotomy and regulatory T cell activity. Recently, we demonstrated that IL-17 produced during experimental T. cruzi infection regulates Th1 cells differentiation and parasite induced myocarditis. Here, we investigated the role of IL-17 and regulatory T cell during human Chagas' disease. Methodology/Principal Findings: First, we observed CD4(+)IL-17(+) T cells in culture of peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from Chagas' disease patients and we evaluated Th1, Th2, Th17 cytokine profile production in the PBMC cells from Chagas' disease patients (cardiomyopathy-free, and with mild, moderate or severe cardiomyopathy) cultured with T. cruzi antigen. Cultures of PBMC from patients with moderate and severe cardiomyopathy produced high levels of TNF-alpha, IFN-gamma and low levels of IL-10, when compared to mild cardiomyopathy or cardiomyopathy-free patients. Flow cytometry analysis showed higher CD4(+)IL-17(+) cells in PBMC cultured from patients without or with mild cardiomyopathy, in comparison to patients with moderate or severe cardiomyopathy. We then analyzed the presence and function of regulatory T cells in all patients. All groups of Chagas' disease patients presented the same frequency of CD4(+)CD25(+) regulatory T cells. However, CD4(+)CD25(+) T cells from patients with mild cardiomyopathy or cardiomyopathy-free showed higher suppressive activity than those with moderate and severe cardiomyopathy. IFN-gamma levels during chronic Chagas' disease are inversely correlated to the LVEF (P = 0.007, r = -0.614), while regulatory T cell activity is directly correlated with LVEF (P = 0.022, r = 0.500). Conclusion/Significance: These results indicate that reduced production of the cytokines IL-10 and IL-17 in association with high levels of IFN-gamma and TNF-alpha is correlated with the severity of the Chagas' disease cardiomyopathy, and the immunological imbalance observed may be causally related with deficient suppressor activity of regulatory T cells that controls myocardial inflammation.

Dietary restriction abrogates antibody production induced by a DNA vaccine encoding the mycobacterial 65 kDa heat shock protein

Abstract Background Protein-calorie malnutrition (PCM) is the most common type of malnutrition. PCM leads to immunodeficiency and consequent increased susceptibility to infectious agents. In addition, responses to prophylactic vaccines depend on nutritional status. This study aims to evaluate the ability of undernourished mice to mount an immune response to a genetic vaccine (pVAXhsp65) against tuberculosis, containing the gene coding for the heat shock protein 65 from mycobacteria. Methods Young adult female BALB/c mice were fed ad libitum or with 80% of the amount of food consumed by a normal diet group. We initially characterized a mice model of dietary restriction by determining body and spleen weights, hematological parameters and histopathological changes in lymphoid organs. The ability of splenic cells to produce IFN-gamma and IL-4 upon in vitro stimulation with LPS or S. aureus and the serum titer of specific IgG1 and IgG2a anti-hsp65 antibodies after intramuscular immunization with pVAXhsp65 was then tested. Results Dietary restriction significantly decreased body and spleen weights and also the total lymphocyte count in blood. This restriction also determined a striking atrophy in lymphoid organs as spleen, thymus and lymphoid tissue associated with the small intestine. Specific antibodies were not detected in mice submitted to dietary restriction whereas the well nourished animals produced significant levels of both, IgG1 and IgG2a anti-hsp65. Conclusion 20% restriction in food intake deeply compromised humoral immunity induced by a genetic vaccine, alerting, therefore, for the relevance of the nutritional condition in vaccination programs based on these kinds of constructs.

Increased vertebral morphometric fracture in patients with postsurgical hypoparathyroidism despite normal bone mineral density

Background In human malaria, the naturally-acquired immune response can result in either the elimination of the parasite or a persistent response mediated by cytokines that leads to immunopathology. The cytokines are responsible for all the symptoms, pathological alterations and the outcome of the infection depends on the reciprocal regulation of the pro and anti-inflammatory cytokines. IL-10 and IFN-gamma are able to mediate this process and their production can be affected by single nucleotide polymorphisms (SNPs) on gene of these cytokines. In this study, the relationship between cytokine IL-10/IFN-gamma levels, parasitaemia, and their gene polymorphisms was examined and the participation of pro-inflammatory and regulatory balance during a natural immune response in Plasmodium vivax-infected individuals was observed. Methods The serum levels of the cytokines IL-4, IL-12, IFN-gamma and IL-10 from 132 patients were evaluated by indirect enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA). The polymorphism at position +874 of the IFN-gamma gene was identified by allele-specific polymerase chain reaction (ASO-PCR) method, and the polymorphism at position -1082 of the IL-10 gene was analysed by PCR-RFLP (PCR-Restriction Fragment Length Polymorphism). Results The levels of a pro- (IFN-gamma) and an anti-inflammatory cytokine (IL-10) were significantly higher in P. vivax-infected individuals as compared to healthy controls. The IFN-gamma levels in primoinfected patients were significantly higher than in patients who had suffered only one and more than one previous episode. The mutant alleles of both IFN-gamma and IL-10 genes were more frequent than the wild allele. In the case of the IFNG+874 polymorphism (IFN-gamma) the frequencies of the mutant (A) and wild (T) alleles were 70.13% and 29.87%, respectively. Similar frequencies were recorded in IL-10-1082, with the mutant (A) allele returning a frequency of 70.78%, and the wild (G) allele a frequency of 29.22%. The frequencies of the alleles associated with reduced production of both IFN-gamma and IL-10 were high, but this effect was only observed in the production of IFN-gamma. Conclusions This study has shown evidence of reciprocal regulation of the levels of IL-10 and IFN-gamma cytokines in P. vivax malaria, which is not altered by the presence of polymorphism in the IL-10 gene.

Increased interleukin-10 and interferon-γ levels in Plasmodium vivax malaria suggest a reciprocal regulation which is not altered by IL-10 gene promoter polymorphism

Background In human malaria, the naturally-acquired immune response can result in either the elimination of the parasite or a persistent response mediated by cytokines that leads to immunopathology. The cytokines are responsible for all the symptoms, pathological alterations and the outcome of the infection depends on the reciprocal regulation of the pro and anti-inflammatory cytokines. IL-10 and IFN-gamma are able to mediate this process and their production can be affected by single nucleotide polymorphisms (SNPs) on gene of these cytokines. In this study, the relationship between cytokine IL-10/IFN-gamma levels, parasitaemia, and their gene polymorphisms was examined and the participation of pro-inflammatory and regulatory balance during a natural immune response in Plasmodium vivax-infected individuals was observed. Methods The serum levels of the cytokines IL-4, IL-12, IFN-gamma and IL-10 from 132 patients were evaluated by indirect enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA). The polymorphism at position +874 of the IFN-gamma gene was identified by allele-specific polymerase chain reaction (ASO-PCR) method, and the polymorphism at position -1082 of the IL-10 gene was analysed by PCR-RFLP (PCR-Restriction Fragment Length Polymorphism). Results The levels of a pro- (IFN-gamma) and an anti-inflammatory cytokine (IL-10) were significantly higher in P. vivax-infected individuals as compared to healthy controls. The IFN-gamma levels in primoinfected patients were significantly higher than in patients who had suffered only one and more than one previous episode. The mutant alleles of both IFN-gamma and IL-10 genes were more frequent than the wild allele. In the case of the IFNG+874 polymorphism (IFN-gamma) the frequencies of the mutant (A) and wild (T) alleles were 70.13% and 29.87%, respectively. Similar frequencies were recorded in IL-10-1082, with the mutant (A) allele returning a frequency of 70.78%, and the wild (G) allele a frequency of 29.22%. The frequencies of the alleles associated with reduced production of both IFN-gamma and IL-10 were high, but this effect was only observed in the production of IFN-gamma. Conclusions This study has shown evidence of reciprocal regulation of the levels of IL-10 and IFN-gamma cytokines in P. vivax malaria, which is not altered by the presence of polymorphism in the IL-10 gene.

Altered phenotype and function of dendritic cells in individuals with chronic periodontitis

OBJECTIVE: To investigate the effects of periodontal bacterial lysates on maturation and function of mature monocyte-derived dendritic cells (m-MDDCs) derived from individuals with chronic periodontitis (CP) or healthy periodontal tissue (HP). DESIGN: m-MDDCs derived from peripheral blood monocytes, cultured for 7 days in presence of interleukin (IL)-4 and granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF), were stimulated with lysates of Streptococcus sanguinis, Prevotella intermedia, Porphyromonas gingivalis, or Treponema denticola on day 4, and were then phenotyped. IL-10, IL-12 and IFN-gamma concentration in the supernatant of cultures were measured. RESULTS: Expression of HLA-DR was lower in bacterial-unstimulated mature m-MDDC from CP compared to HP (p=0.04), while expression of CD1a and CD123 were higher in CP. The expression pattern of HLA-DR, CD11c, CD123, and CD1a did not change on bacterial stimulation, regardless of the bacteria. Stimulation with P. intermedia upregulated CD80 and CD86 in CP cells (p≤0.05). Production of IL-12p70 by bacterial-unstimulated m-MDDCs was 5.8-fold greater in CP compared to HP. Bacterial stimulation further increased IL-12p70 production while decreasing IL-10. Significantly more IFN-gamma was produced in co-cultures of CP m-MDDCs than with HP m-MDDCs when cells were stimulated with P. intermedia (p=0.009). CONCLUSIONS: Bacterial-unstimulated m-MDDC from CP exhibited a more immature phenotype but a cytokine profile biased towards proinflammatory response; this pattern was maintained/exacerbated after bacterial stimulation. P. intermedia upregulated co-stimulatory molecules and IFN-gamma expression in CP m-MDDC. These events might contribute to periodontitis pathogenesis

In vivo- und in vitro-Untersuchungen zur Immunantwort und Parasitenentwicklung bei Infektionen mit dem Darmparasiten Cryptosporidium parvum

Cryptosporidium parvum ist ein intrazellulärer protozoischer Darmparasit (Apikomplexa), der weltweit zu den bedeutendsten Erregern von Diarrhöen beim Menschen und einer Reihe von Nutztieren zählt. Vor allem immunkompromittierte Personen wie zum Beispiel AIDS-Patienten erleiden schwere, chronische bis lebensbedrohende Erkrankungen. Da nach wie vor keine effektive Therapie gegen eine Kryptosporidiose in Form eines spezifisch wirkenden Chemotherapeutikums oder einer Vakzine existiert, ist es notwendig, die Immunantwort des Wirtes gegen den Parasiten und dessen Bindung, Invasion und die intrazelluläre Entwicklung in den Epithelzellen eingehend zu studieren, um neue Ansatzpunkte zu entwickeln. Wohingegen Menschen zeitlebens suszeptibel für eine Infektion mit C. parvum sind, entwickeln Mäuse eine natürliche Resistenz und können als adulte Tiere nicht mehr infiziert werden. Daher sind Mausmodelle der Kryptosporidiose auf neonatale oder immunsupprimierte und immundefiziente adulte Mäuse beschränkt. Bei der Überwindung einer C. parvum-Infektion sind Effektoren der natürlichen und adaptiven Immunität beteiligt. Die zentrale Rolle spielen CD4+-T-Zellen, sowie Interferon-gamma und Interleukin-12. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Infektionen in IFN-gamma (GKO)- und IL-12 p40 (IL12KO)-Knockout-Mäusen (C57BL/6) etabliert, für die bereits gezeigt wurde, dass sie eine Suszeptibilität gegenüber einer Erstinfektion besitzen. Erstmals wurden die beiden Infektionsmodelle parallel unter denselben Bedingungen analysiert, um Rückschlüsse auf die Funktion und die Bedeutung der beiden Th1-Zytokine IFN-gamma und IL-12 bei der Auseinandersetzung mit dem Parasiten und der Überwindung einer Infektion ziehen zu können. Es wurden deutliche Unterschiede im Infektionsverlauf, bei der Höhe und Dauer der Parasitenausscheidung und der induzierten systemischen und mukosalen Antikörperantwort beobachtet. Zum ersten Mal konnte gezeigt werden, dass neben IL12KO auch GKO in der Lage sind, eine erste Infektion zu überwinden und eine Resistenz gegenüber einer erneuten Konfrontation mit dem Parasiten zu entwickeln. Alle Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Etablierung einer protektiven Immunität gegen eine Kryptosporidiose generell unabhängig von der Anwesenheit der Zytokine IFN-gamma und IL-12 ist, der Verlust von IFN-gamma jedoch schwerer wiegt. Bei GKO-Mäusen persistierte der Parasit in Form einer niedriggradigen chronischen Infektion. Die beiden Infektionsmodelle stellten sich als ideales System für die Etablierung einer effektiven Immunisierungsstrategie heraus. Intranasale Immunisierungen, welche neben einer systemischen auch eine mukosale Immunantwort induzieren können, schienen einen richtigen Ansatz darzustellen. Intraperitoneale und subkutane Immunisierungen führten zwar zur Ausbildung einer starken spezifischen IgG-Antwort im Serum, diese war jedoch nicht in der Lage, einen Schutz vor einer Infektion zu vermitteln. Neben den in vivo Untersuchungen wurde des Weiteren auch die intrazelluläre Entwicklung von C. parvum in einem in vitro Kultursystem verfolgt. Zum ersten Mal wurde die Genexpression von vier Oberflächenproteinen der invasiven Zoitenstadien und eines Oozystenwandproteins parallel durch RT-PCR analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass alle untersuchten Gene während der intrazellulären Entwicklung differentiell exprimiert werden, was eine unterschiedliche Funktion der Proteine während des Entwicklungszyklus nahe legt. Das Expressionsmuster der verschiedenen Gene charakterisiert bestimmte Abschnitte innerhalb des Entwicklungszyklus. Dabei wurden Marker für die Invasion (CP17) sowie für die asexuelle (GP900) und sexuelle Replikation (COWP) identifiziert.

Risposta Immunitaria Epatite B specifica in pazienti affetti da Epatocarcinoma

Hepatitis B x protein (HBx) is a non structural, multifunctional protein of hepatitis B virus (HBV) that modulates a variety of host processes.Due to its transcriptional activity,able to alter the expression of growth-control genes,it has been implicated in hepatocarcinogenesis.Increased expression of HBx has been reported on the liver tissue samples of hepatocellular carcinoma (HCC),and a specific anti-HBx immune response can be detected in the peripheral blood of patients with chronic HBV.However,its role and entity has not been yet clarified.Thus,we performed a cross-sectional analysis of anti-HBx specific T cell response in HBV-infected patients in different stage of disease.A total of 70 HBV-infected subjects were evaluated:15 affected by chronic hepatitis (CH-median age 45 yrs),14 by cirrhosis (median age 55 yrs),11 with dysplastic nodules (median age 64 yrs),15 with HCC (median age 60 yrs),15 with IC(median age 53 yrs).All patients were infected by virus genotype D with different levels of HBV viremia and most of them (91%) were HBeAb positive.The HBx-specific T cell response was evaluated by anti-Interferon (IFN)-gamma Elispot assay after in vitro stimulation of peripheral blood mononuclear cells,using 20 overlapping synthetic peptides covering all HBx protein sequence.HBx-specific IFN-gamma-secreting T cells were found in 6 out of 15 patients with chronic hepatitis (40%), 3 out of 14 cirrhosis (21%), in 5 out of 11 cirrhosis with macronodules (54%), and in 10 out of 15 HCC patients (67%). The number of responding patients resulted significantly higher in HCC than IC (p=0.02) and cirrhosis (p=0.02). Central specific region of the protein x was preferentially recognize,between 86-88 peptides. HBx response does not correlate with clinical feature disease(AFP,MELD).The HBx specific T-cell response seems to increase accordingly to progression of the disease, being increased in subjects with dysplastic or neoplastic lesions and can represent an additional tool to monitor the patients at high risk to develop HCC

Die Rolle regulatorischer T-Zellen im experimentellen allergischen Asthma

Im ersten Teil der Dissertation wurde in einem experimentellen Asthmamodell demonstriert, dass die Signaltransduktion über IL-6 das Gleichgewicht zwischen Effektorzellen und regulatorischen T-Zellen durch verschiedene Rezeptorkomponenten kontrolliert. Hierbei zeigte sich, dass speziell das IL-6 Trans-Signaling über den sIL-6R die TH2 Cytokinproduktion steuert. Dagegen führt die Blockade des mIL-6R zur Expansion regulatorischer T-Zellen mit suppressiven Eigenschaften. Diese CD4+CD25+ Tregs induzieren außerdem IFN gamma produzierende CD4+ T-Zellen in der Lunge und verbessern daneben die AHR. Im Überblick konnte in der vorliegenden Dissertation demonstriert werden, dass IL-6 die Balance zwischen der Funktion von Effektorzellen und regulatorischen T-Zellen in der Lunge über unterschiedliche Wege kontrolliert, dem sIL-6R und dem mIL-6R. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die lokale Blockade der IL-2R alpha- und IL-2R beta-Kette untersucht. Hier konnte gezeigt werden, dass die Blockade der IL-2R beta-Kette zur Verbesserung der AHR als auch der Rekrutierung eosinophiler Granulozyten in den Atemwegen führt. Beide Blockaden führen zur Reduktion der TH2 Cytokine IL-4 und IL-5, wohingegen IL-13 nur nach Blockade der IL-2R beta-Kette vermindert sezerniert wird. In diesem Zusammenhang wurde auch die Rolle CD4+CD25+ regulatorischer T-Zellen untersucht, wobei eine Induktion dieser Population in den Lymphknoten nach Blockade der IL-2R beta-Kette nachgewiesen werden konnte. Die Blockade der IL-2R beta-Kette wirkt sich positiv auf experimentelle Asthmastudien aus und stellt somit ein mögliches therapeutisches Potential dar, erfordert aber teilweise noch weitere Untersuchungen.

Die Rolle des IL-2-Signalweges in einem murinen Adenokarzinom-Modell

Die Ursachen für die Entstehung von Lungentumoren sind vielseitig. Aus geschädigtem Drüsengewebe der Lunge kann sich die Tumorart des Adenokarzinoms entwickeln, welches zu den malignen Krebserkrankungen gehört und somit nach Etablierung eines Primärtumors metastasieren kann. Es wurde vielfach gezeigt, daß das Immunsystem bei der Bekämpfung eines mutierten Gewebes im fortschreitenden Verlauf des Tumorwachstums an Effektivität verliert. Die dahinter stehenden Mechanismen sind noch nicht ganz verstanden. Eine mögliche Ursache könnte eine fehlerhafte Regulation der Immunabwehr sein. Das Zytokin, welches bei dieser Regulation eine wichtige Rolle spielt, ist das Interleukin-2 (IL-2). Dieses aktiviert immunkompetente Zellen und gewährleistet deren Fortbestand während der Immunreaktion. In der vorliegenden Arbeit ist in einem murinen Modell von Bronchioadenokarzinom die Regulation von CD4+ T-Zellen durch IL-2 untersucht worden, beziehungsweise inwieweit eine Einflußnahme auf diese Regulation zur Verbesserung der Tumorabwehr beitragen kann. Die alpha-Kette des IL-2 Rezeptorkomplexes (CD25) ist neben dem Transkriptionsfaktor Foxp3 ein gängiger Marker für die Population der so genannten regulatorischen T-Zellen. Regulatorische T-Zellen treten im Tumorgewebe in erhöhtem Maße auf und inhibieren die gegen den Tumor gerichtete Effektorfunktion anderer Immunzellen. Durch intranasale Applikation eines anti-CD25 Antikörpers sollte, im speziellen bei den regulatorischen T-Zellen, das CD25 Molekül blockiert werden, um auf diese Weise die hochaffine Signalgebung zu unterbinden und die regulatorischen T-Zellen intratumoral zu depletieren. Es konnte gezeigt werden, daß die Blockade des IL-2 Rezeptors nicht zur Reduktion des Tumorwachstums beitrug. Trotz Applikation des Antikörpers waren die regulatorischen T-Zellen signifikant erhöht. Lediglich die Produktion des Zytokins Tumornekrosisfaktor-alpha (TNF-alpha) wurde durch die Zugabe des Antikörpers gesteigert, was aber keine Verbesserung der Tumorabwehr bewirkte. Als Alternative zur Blockade des IL-2 Rezeptors wurden verschiedene Dosen von rekombinantem IL-2 ebenfalls intranasal appliziert, um die T-Zell Populationen zusätzlich zu stimulieren. In diesem Fall war bei hohen Dosierungen eine Regression des Tumors zu erreichen. Die Regression ist auf eine erhöhte, durch das IL-2 aktivierte Produktion des Zytokins Interferon-gamma (IFN-gamma) zurückzuführen. Jedoch wurde sowohl bei der Blockade des IL-2 Rezeptors, als auch bei der Stimulation durch IL-2 ersichtlich, daß im Zusammenhang mit Adenokarzinom dem Zytokin TNF-alpha eine besondere Position zugedacht werden muß. Es ist bekannt, daß TNF-alpha in verschiedenen experimentellen Tumor-Modellen unterschiedliche Funktionen besitzt. Die Deletion des TNFs, hier dargestellt mittels TNF-knockout Mäusen, hatte eine kurative Wirkung. Die TNF-knockout Mäuse wiesen fast kein Tumorwachstum auf, die CD4+ T-Zellen aus den knockout Mäusen zeigten eine im Vergleich zum Wildtyp mehrfach höhere Produktion von IFN-gamma, bei gleichzeitiger Reduktion der regulatorischen T-Zellen. Es kann vermutet werden, daß TNF-alpha in dem verwendeten Adenokarzinom-Modell eine tumorunterstützende Wirkung hat. Dahingehend wäre die Neutralisierung der TNF-Signalgebung bei zusätzlicher Stimulation mit IL-2 als wirksamer Therapieansatz in Betracht zu ziehen.

Molecular characterization of human CD4+ IL-10-producing regulatory cells

Previous studies in the group led to the identification of CD4+FOXP3- cells with regulatory functions in human blood that coproduce IL-10 and IFN-gamma. These cells do not belong to the Treg cell lineage since they are Foxp3- but they show some similarities with Th1 cells since they express CCR5, T-bet and produce high levels of IFN-gamma. Thus, they share relevant characteristics with both T regulatory type I cells (Tr1) and Th1 cells and we called them Th1-10 cells. In this study we presented a molecular characterization of Th1-10 cells that includes a gene expression and a microRNA profiling and performed functional studies to assess Th1-10 cells regulatory properties. We demonstrated that Th1-10 cells have a high regulatory potential being able to block the proliferation of activated CD4 naïve T cells to a similar extent as conventional Treg cells, and that this suppression capacity is at least partially mediated by secreted IL10. We showed also that Th1-10 cells are closely related to Th1 effector memory cells and express genes involved in cytotoxicity. In particular, they express the transcription factor EOMES and the cytotoxic effector molecules GZMA and GZMK, and they release cytotoxic granules upon stimulation. Moreover, we found that Eomes regulates cytotoxic functions in CD4+ T cells. We demonstrated that miR-92a, selectively downregulated in Th1-10 cells, directly targets the 3’UTR of EOMES.and this finding identifies miR-92a as a possible mediator of Th1-10 cytotoxicity. Th1-10 cells retain some proliferative capacity when sorted ex vivo and activated in vitro via their TCR, and this effect is markedly enhanced by IL-15, which also had a pro-survival effect on Th-10 cells. Thus, in contrast to conventional cytotoxic T cells, Th1-10 cells have cytotoxic and regulatory functions and are not terminally differentiated, since they retain proliferative capacity.

Etablierung eines humanisierten Mausmodells zur In-vivo-Analyse von DC-adressierenden Nanopartikeln

In dieser Arbeit wurde zunächst ein humanisiertes Mausmodell entwickelt für die Analyse von humanen DCs in vivo. Darüber hinaus wurden erste Versuche mit Nanopartikelbeladenen DCs durchgeführt, mit der Intention, durch diese Kombination humane DCs zu untersuchen. Es wurden immunsupprimierte NOD/LtSz-scid IL2R (NSG) Mäuse verwendet und mit humanen CD34+ PBSCs transplantiert. Es wurden insgesamt 14 Modelle getestet, mit einer durchschnittlichen Humanisierungsrate von 76 %. In allen Modellen konnten ab Woche sechs nach Transplantation humane CD45+ Zellen sowie humane Bund NK-Zellen und CD14+ Monozyten gefunden werden. Darüber hinaus waren myeloide DC-Vorläuferzellen, konventionelle HLA DR CD11c DCs (cDCs) und plasmazytoide DCs (pDCs) vorhanden. Humane T-Zellen konnten nicht vor Woche 18 nach Transplantation beobachtet werden. Neben der Rekonstitution humaner DCs in peripheren Organen, wurde ebenfalls nach gewebsständigen DCs, insbesondere den Langerhans Zellen (LCs) der Epidermis geschaut. Waren humane LC vorhanden, konnten diese ab Woche zwölf nach Transplantation in der murinen Epidermis detektiert werden. Diese waren konstant bis in Woche 30 nach Transplantation nachweisbar. In Hinblick auf die Etablierung der DCs in diesem humanisierten Mausmodells wurden verschiedene Einflussgrößen getestet. IL-7 führte zu keiner veränderten Hämatopoese, wohingegen Flt3L zu einer Zunahme von CD14+ Monozyten und cDCs führte. Darüber hinaus konnte eine drastische Abnahmernhumaner B-Zellen beobachtet werden. Es zeigte sich, dass der Zeitpunkt der Flt3LrnApplikation einen entscheidenen Faktor für den Effekt von Flt3L auf die Rekonstitution humaner Zellen darstellt. Für die in dieser Arbeit durchgeführten funktionellen in vivo Studien, wurden humanisierten Mäusen alloreaktive CD8+ T-Zellen appliziert. Somit sollte die Funktionalität der rekonstituierten humanen APCs getestet werden. Es wurde deutlich, dass Monozyten und DCs ihre Funktionalität erst ab Woche 14 nach Transplantation zu entwickeln schienen,rnwohingegen B-Zellen bereits zu früheren Zeitpunkten als Zielzellen für die alloreaktiven T-Zellen dienten. Dies wurde durch den Rückgang der jeweiligen Zellen nach Applikation der T-Zellen sichtbar. Zu erwähnen ist, dass das Anwachsen einer humanen Hämatopoese stark spenderabhängig ist und somit keine allgemeingültigen Aussagen hinsichtlich der in vivo Funktion getroffen werden können. Um im Gewebe verbliebende APCs zu manipulieren gibt es verschiedene Möglichkeiten. Im Rahmen dieser Arbeit wurden auf Polystyren-basierende Nanopartikel getestet. Die verwendeten Partikel hatten eine Größe von 80 bis 160 nm und waren unfunktionalisiert oder mit Amino- bzw. Carboxy-Gruppen versehen. Zusätzlich wurden die Partikel mit BODIPY (Durchflusszytometrie und kLSM-Messungen), einem Infrarotnahem Farbstoff IR 780 (BFI-Messungen) und Platin (in vivo Messungen) beladen. Der Carboxy-funktionalisierte Partikel zeigte den geringsten Einfluss auf die Vitalität von humanen DCs, wohingegen der Amino-funktionalisierte Partikel bei steigender Konzentration toxisch wirkte. Bei unfunktionalisierten Partikeln stieg die Toxizität bei zunehmender Konzentration. Hinsichtlich der Expression diverser DC spezifischer Oberflächenmoleküle nach Beladung mit Nanopartikeln zeigte sich, dass allein der unfunktionalisierte, mit Lutensol AT50 hergestellte Partikel zu einer leichten Hochregulation von MHC-Klasse-II Molekülen führte. Die Expression von CD86 wurde im Gegenzug nur durch die Beladung mit den Amino-, bzw. Carboxy funktionalisierten Partikeln und dem unfunktionalisierten, mit SDS hergestellten Partikel leicht gesteigert. Trotz der teilweise leicht veränderten Expression von Oberflächenmarkern, konnte mit Hilfe von IFN-g ELISpots keine Beeinflussungrnder Funktion als APCs von Nanopartikel-beladenen DCs beobachtet werden. In den in vivo Untersuchungen zeigten alle vier Partikel eine konstante Zirkulation imrnOrganismus und konnten bis 96 h nach Applikation nachgewiesen werden. Alle Partikel konnten primär in der Leber detektiert werden, wobei der unfunktionalisierte, mit Lutensol AT50 hergestelle Partikel das weiteste Verbreitungsmuster zeigte. Erste Versuche im humanisierten Mausmodell zeigten keine Beeinflussung der Verteilung und Kinetik von Nanopartikeln durch die humane Hämatopoese. Mit dem in dieser Arbeit etablierten humanisierten Mausmodell ist es möglich, die Entwicklung, Differenzierung, Aktivierung und Funktionalität humaner DCs in vivo zu untersuchen. Darüber hinaus kann das gezielte Adressieren von DCs in vivo analysiert werden, was sowohl die Möglichkeit der Manipulation von DCs zur Vermeidung einer akuten GvHD bietet als auch Verwendung in anderen DC-vermittelten Therapien (z.B.Vakzinationsstudien) findet.

Einfluss des Treg-Aktivierungsmarkers GARP auf die Differenzierung und Funktion von T-Zellen

CD4+CD25+FoxP3+ regulatorische T-Zellen (Treg) spielen eine essentielle Rolle bei der Unterdrückung von schädlichen Immunreaktionen. Da aktivierte CD4+ T-Helferzellen auch CD25 und FoxP3 exprimieren, können diese nicht als spezifische Marker zur Identifikation von Treg verwendet werden. Die Analyse der Membranproteinexpression beider Populationen führte zur Identifikation von GARP (glycoprotein A repetitions predominant) als spezifischer Marker auf aktivierten Treg. GARP bindet LAP und TGF-beta, welches für die Unterdrückung von entzündlichen T-Zellantworten von Bedeutung ist. Um die Funktion von GARP unabhängig von Treg zu untersuchen, wurde ein lösliches GARP Protein (sGARP) synthetisiert und sein Effekt auf die Aktivierung und Differenzierung von humanen T-Zellen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass sGARP die Proliferation von naiven CD4+ T-Zellen supprimiert und zu einer Phosphorylierung von SMAD2/3 sowie zu der Induktion von FoxP3 führt. Zusätzlich inhibiert sGARP die Produktion von Effektorzytokinen wie IL-2 und IFN-gamma. Die Stimulation von naiven CD4+ T-Zellen mit sGARP induziert die Differenzierung zu Treg, welche in Kokultur die Aktivierung von T-Effektorzellen supprimieren. Die Wirkung war vergleichbar in naiven CD4+ und ruhenden CD4+CD45RA+ T-Zellen, konnte aber in differenzierten CD4+CD45RO+ T-Zellen nicht nachgewiesen werden. Die Induktion von FoxP3 und die Phosphorylierung von SMAD2/3 konnte durch eine Blockade des TGF-beta-Signalweges inhibiert werden. Dies lässt vermuten, dass die Funktion von sGARP zumindest teilweise von TGF-beta abhängig ist. Zusätzlich zu seiner passiven Rolle als TGF-beta-Transporter, induzierte sGARP die TGF-beta-Produktion in naiven T-Zellen und trägt so zum Mechanismus der infektiösen Toleranz bei. Des Weiteren fördert die Stimulation von sGARP in Anwesenheit von IL-6 und IL-23 die Differenzierung zu Th17 Zellen. rnNeben dem Einfluss von sGARP auf die Differenzierung von CD4+ T-Zellen, supprimiert sGARP die Proliferation und Granzyme B-Expression in CD8+ T-Zellen. rnFür die Analyse der immunmodulatorischen Funktion von sGARP in vivo wurde ein Modell einer xenogenen GvHD (graft-versus-host disease) verwendet. Der Transfer von humanen PBMC in neugeborene, immundefiziente Rag2-/-gamma-chain-/--Mäuse führt zu einer letalen GvHD, welche durch die Applikation von humanen Treg dosisabhängig unterdrückt werden kann. In diesem Modell konnte die repetitive Gabe von sGARP, ohne zusätzliche Zugabe von Treg, ebenfalls die GvHD unterdrücken. Dies lässt auf einen synergistischen Effekt von sGARP und Treg bei der Suppression inflammatorischer T-Zellantworten schließen. rnZusammengefasst lassen die Ergebnisse auf eine entscheidende Rolle von GARP in der Modulation der peripheren Toleranz folgern und zeigen sGARP als potentes Biological für die Behandlung von unerwünschten inflammatorischen Immunantworten.

Human mast cells express intracellular TRAIL

Recently we demonstrated that human mast cells (MC) express functional TRAIL death receptors. Here we assessed the expression of TRAIL on both mRNA and protein level in cord blood derived MC (CBMC) and HMC-1. The TRAIL release either spontaneous or induced by LPS, IFN-gamma and IgE-dependent activation, was evaluated as well. The protein location was restricted to the intracellular compartment in CBMC, but not in HMC-1. The intracellular TRAIL was not localized inside the granules. The treatment with IFN-gamma and LPS up-regulated intracellular TRAIL expression in CBMC, but did not induce its release. These in vitro data show that human MC can produce and express intracellular TRAIL whose location could not be altered by different stimuli.

Inhibition of direct and indirect TLR-mediated activation of human NK cells by low molecular weight dextran sulfate

NK cells express toll-like receptors (TLR) that recognize conserved pathogen or damage associated molecular patterns and play a fundamental role in innate immunity. Low molecular weight dextran sulfate (DXS), known to inhibit the complement system, has recently been reported by us to inhibit TLR4-induced maturation of human monocyte-derived dendritic cells (MoDC). In this study, we investigated the capability of DXS to interfere with human NK cell activation triggered directly by TLR2 agonists or indirectly by supernatants of TLR4-activated MoDC. Both TLR2 agonists and supernatants of TLR4-activated MoDC activated NK cells phenotypically, as demonstrated by the analysis of NK cell activation markers (CD56, CD25, CD69, NKp30, NKp44, NKp46, DNAM-1 and NKG2D), and functionally as shown by increased NK cell degranulation (CD107a surface expression) and IFN-gamma secretion. DXS prevented the up-regulation of NK cell activation markers triggered by TLR2 ligands or supernatants of TLR4-activated MoDC and dose-dependently abrogated NK cell degranulation and IFN-gamma secretion. In summary our results suggest that DXS may be a useful reagent to inhibit the direct and indirect TLR-mediated activation of NK cells.