Charakterisierung verschiedener Reifungsstadien humaner dendritischer Zellen und ihr Einfluss auf die T-Zelldifferenzierung

Diese Zusammenfassung der kumulativen Habilitationsschrift bezieht sich auf folgende Originalarbeiten:

Die Rolle der Autoimmunreaktion gegen das SLA/LP-Molekül bei autoimmuner Hepatitis

In der vorliegenden Arbeit wurde die Rolle des SLA/LP Proteins bei der autoimmunen Hepatits untersucht. Zum einen sollte die Hypothese einer aberranten Expression des SLA/LP Moleküls als Auslöser der Autoimmunreaktion gegen SLA/LP überprüft werden. Hierzu wurde die Expression des SLA/LP Moleküls in Leber und Lymphozyten von Patienten mit verschiedenen hepatischen Erkrankungen und bei gesunden Personen bestimmt. Die quantitativen Expressionsanalysen wurden mittels real-time PCR unter Einsatz SLA/LP-spezifischer Oligonukleotide durchgeführt. Es zeigte sich, dass SLA/LP ubiquitär im Körper exprimiert wird, mit erhöhter Expression im Pankreas. Die Ergebnisse der SLA/LP Expressionsanalysen in peripheren mononukleären Blutzellen und Leberparenchymzellen von Patienten mit einer autoimmunen Hepatitis ergaben keine Hinweise auf eine aberrante Expression des SLA/LPs. Es konnte gezeigt werden, dass SLA/LP im Leberparenchym der Patienten tendenziell eher erhöht exprimiert wird, doch war kein Unterschied zwischen unterschiedlichen hepatischen Erkrankungen nachweisbar. Somit konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass eine aberrante Expression nicht für die Auslösung der Erkrankung zuständig ist. Zum andern sollte in dieser Arbeit überprüft werden, ob eine Autoimmunreaktion gegen SLA/LP zu einer Entzündung in der Leber führen kann. Hierzu wurden Mäuse unterschiedlicher Stämme mit SLA/LP Protein in komplettem Freunds Adjuvans immunisiert und auf Leberschädigung und Leberentzündung untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass SLA/LP-Autoimmunität Leberentzündung und Leberschädigung auslösen kann. Die Auslösung der Hepatitis war aber vom Mausstamm und der Defizienz von Interleukin 10 abhängig. Somit scheint unter bestimmten immunologischen Bedingungen eine Immunreaktion gegen SLA/LP zu einer Leberentzündung und Leberschädigung zu führen.

Einfluss immunevasiver Strategien des humanen Cytomegalovirus auf die MHC-Klasse-I-Präsentation der viralen Antigene pp65 und IE1

Das Humane Cytomegalovirus (HCMV) stellt eine große Bedrohung für Patienten mit geschwächtem oder unausgereiftem Immunsystem dar. Bei immunkompetenten Personen hingegen werden schwere Erkrankungen insbesondere durch die Wirkung antiviraler zytotoxischer CD8+-T-Lymphozyten (CTL) weitgehend verhindert. Aus Zellkultur-Systemen war bekannt, dass virale Glykoproteine, welche in der US2-US11-Region des HCMV-Genoms kodiert werden, inhibitorisch in den MHC-Klasse-I-Präsentationsweg eingreifen und somit die entsprechende Präsentation durch infizierte Zellen behindern. Über die Bedeutung dieser US2-US11-vermittelten Immunevasion für die Präsentation viraler Antigene im Kontext der Virusinfektion war jedoch nichts bekannt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollte daher der Einfluss der Immunevasion auf die MHC-Klasse-I-Präsentation der beiden wichtigsten CTL-Zielstrukturen von HCMV, dem Tegumentprotein pp65 und dem regulatorischen immediate early Protein IE1, untersucht werden. In Ergänzung dazu sollte das immunevasive Potential eines durch HCMV kodierten Homologs des immunmodulatorischen Zytokins Interleukin-10 (cmvIL-10) analysiert werden. Hierzu wurden über Peptidimmunisierung HLA-A2-transgener Mäuse CTL-Klone hergestellt, welche ausgesuchte Peptide aus pp65 und IE1 in Assoziation mit HLA-A2 mit hoher Spezifität und Sensitivität erkannten. Auf diese Weise konnte eine direkte Beeinflussung der MHC-Klasse-I-Präsentation durch cmvIL-10 falsifiziert und somit der Hypothese, dass das von infizierten Zellen freigesetzte Zytokin die MHC-Klasse-I-Präsentation nicht infizierter Nachbarzellen beeinflussen könnte, widersprochen werden. Mit Hilfe einer US2-US11-Deletionsmutante des Virus konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass die Präsentation von sowohl pp65 als auch IE1 durch die Immunevasion beeinträchtigt wird. Dabei war die Präsentation des IE1-Peptids zu jedem untersuchten Zeitpunkt nach Infektion vollständig unterdrückt. Die Präsentation des pp65-Peptids hingegen war noch bis zu 72 Stunden nach Infektion detektierbar. Diese anhaltende Präsentation wurde dabei durch MHC-Klasse-I-Komplexe hervorgerufen, die trotz der Expression der US2-US11-Region an die Zelloberfläche transportiert wurden. Anhand des pp65 konnte somit erstmals gezeigt werden, dass die Immunevasion von HCMV Bildung und Transport bestimmter MHC-Klasse-I-Peptid-Komplexe zwar beeinträchtigen, jedoch nicht vollständig blockieren kann. Weitere Untersuchungen ergaben, dass die Präsentation von IE1-Peptiden durch das Vorhandensein des pp65-Proteins nicht beeinflusst wurde. Damit konnten aus der Literatur bekannte Daten anderer widerlegt werden. Mit Hilfe einer weiteren Virusmutante konnte schließlich gezeigt werden, das die Expression eines der Immunevasine, des gpUS11, hinreichend ist, die IE1-Präsentation vollständig zu unterdrücken, jedoch keinerlei messbaren Einfluss auf die Präsentation von pp65 ausübt. Die vorliegende Arbeit hat wichtige Erkenntnisse erbracht, die die Grundlage für weiterführende Untersuchungen zur Aufklärung der Bedeutung der einzelnen Immunevasionsgene für die Präsentation viraler Antigene im Rahmen der Virusinfektion darstellen.

Mechanismen zur Suppression der experimentellen akuten Graft-versus-Host-Disease

Die Transplantation von allogenen hämatopoetischen Stammzellen stellt für viele Patienten mit hämatologischen Erkrankungen, wie beispielsweise akuter Leukämie, oftmals die einzige kurative Therapieoption dar. Die Erkennung von Empfängerantigenen durch immunkompetente Zellen des Spenders bietet dabei die Basis für erwünschte Graft-versus-Tumor-Effekte, verursacht jedoch häufig außerdem die unerwünschte Graft-versus-Host Disease (GvHD), eine mitunter schwerwiegende Komplikation. In der vorliegenden Arbeit wurden potentielle Mechanismen zur Hemmung alloreaktiver CD4+ und CD8+ T-Zellen (TZ) und folglich zur Hemmung der akuten GvHD in einem experimentellen GvHD-Modell untersucht, welches auf dem Transfer von allogenen Zellen zwischen MHC-inkompatiblen Mausstämmen basiert. Die vorliegende Arbeit weist zum Einen darauf hin, dass das Fehlen MyD88- und TRIF-vermittelter Toll-like-Rezeptor-Signale zumindest im Rahmen des hier verwendeten Transplantationsmodells nicht zwingend zu einer Hemmung der akuten GvHD führt. Zum Anderen konnte belegt werden, dass CD4+ CD25+ regulatorische T-Zellen (Tregs) kompetente Suppressoren der durch alloreaktive CD4+ und CD8+ TZ ausgelösten akuten GvHD darstellen. In weiterführenden Experimenten ist gezeigt worden, dass die Tregs sich verschiedener Mechanismen bedienen, um ihre Zielzellen zu inhibieren. Das suppressive Zytokin Interleukin-10 kann als löslicher Mediator zumindest in vitro offenbar eine Rolle bei der Treg-vermittelten Suppression alloreaktiver TZ spielen. Da jedoch auch Tregs aus Interleukin-10-defizienten Spendern die GvHD-Entstehung in den Empfängern abschwächen konnten, müssen noch weitere Mechanismen involviert sein. Es konnte in einer gemischten Leukozyten Reaktion in vitro eine zellkontaktabhängige Kommunikation mittels gap junctions hauptsächlich zwischen den Tregs und den allogenen Dendritischen Zellen (DCs) nachgewiesen werden, welche prinzipiell den Transfer von cAMP möglich macht. Die Kommunikation zwischen Tregs und DCs resultierte in einem supprimierten Phänotyp der DCs, gekennzeichnet durch eine verminderte Expression kostimulatorischer Moleküle auf ihrer Oberfläche. Solche supprimierten DCs können als Folge die alloreaktiven Spender-TZ vermutlich nicht aktivieren. Das cAMP-erhöhende Rolipram konnte in einer gemischten Leukozyten Reaktion in vitro die Proliferation alloreaktiver CD4+ und CD8+ TZ hemmen. Daneben konnte die Treg-vermittelte Suppression alloreaktiver TZ und der GvHD in vivo durch die zusätzliche Verabreichung von Rolipram noch gesteigert werden. Im letzten Kapitel dieser Arbeit wurde beschrieben, dass die alleinige Aktivierung alloreaktiver CD8+ TZ ausreichend ist, um eine akute GvHD auszulösen. In diesem Zusammenhang konnte nachgewiesen werden, dass CD4+ CD25+ Tregs die akute GvHD auch in einer scheinbar MHC-II-unabhängigen Weise hemmen können. Zusammenfassend belegt die vorliegende Arbeit, dass Tregs in einem MHC-inkompatiblen Transplantationsmodell alloreaktive CD4+ und CD8+ TZ und folglich die Entstehung einer GvHD effizient hemmen können. Bei der Hemmung der GvHD kommen wahrscheinlich verschiedene Mechanismen zum Tragen. Zumindest in vivo scheint von Tregs produziertes Interleukin-10 eine untergeordnete Rolle bei der Suppression alloreaktiver TZ und der GvHD zu spielen, hierbei steht vermutlich vielmehr der cAMP-abhängige Suppressionsmechanismus im Vordergrund.

Inhibition allergenspezifischer Immunantworten im Mausmodell der Typ-I Allergie nach biolistischer Vakzinierung mit allergenkodierenden Plasmiden in Kombination mit für immunmodulatorische Moleküle kodierender Plasmid-DNA

Die Induktion von Toleranz spielt bei der Inhibition allergischer Immunreaktionen eine wichtige Rolle. Hierbei ist die Induktion regulatorischer T Zellen (Treg) von großer Bedeutung. Da zu einer erfolgreichen Behandlung von allergischen Erkrankungen bisher nur wenige Therapiemöglichkeiten zur Verfügung stehen wie die spezifische Immuntherapie (SIT), die allerdings nicht immer zum Erfolg führt, ist es wichtig neue Therapieformen zu entwickeln. rnIn dieser Arbeit wurde daher die biolistische DNA-Immunisierung mit Kombinations-Vakzinen bestehend aus einem allergenkodierenden Plasmid (βGalaktosidase (βGal)) in Kombination mit einem Plasmid, welches für ein immunmodulatorisches Molekül kodiert (Indolamin-2,3-Dioxygenase (IDO), Transforming Growth Factor beta (TGF-β) oder Interleukin-10 (IL-10)), durchgeführt und im Mausmodell der allergeninduzierten IgE-vermittelten Atemwegsinflammation auf ihre Wirksamkeit untersucht. Die Expression des Allergens zusammen mit dem immunregulatorischen Molekül in transfizierten Dendritischen Zellen (DCs) sollte zu einer Induktion von Treg führen und somit eine Suppression der Immunantwort bewirken. rnIn den Versuchen wurde zunächst der Effekt einer Transgenexpression unter der Kontrolle des ubiquitären CMV-Promotors mit dem der Transgenexpression unter der Kontrolle des Fascin-Promotors, der eine Genxpression spezifisch in DCs erlaubt, verglichen. Hierbei stellte sich heraus, dass es wichtig ist die Expression des Antigens mit Hilfe des Fascin-Promotors auf DCs zu beschränken. Einzig in diesem Fall konnte nach der Vakzinierung ein inhibitorischer Effekt auf die Entwicklung einer Atemwegshyperreaktivität durch Expression des Immunmodulatoren IDO beobachtet werden. Es zeigte sich auch, dass es von Vorteil ist, wenn das immunregulatorische Molekül unter Verwendung des CMV-Promotors in allen transfizierten Zellen exprimiert wird. Dies bewirkt, dass IDO in ausreichenden Konzentrationen vorhanden ist. rnDie Expression von βGal unter der Kontrolle des Fascin-Promotors (pFascin-βGal) in Kombination mit der Expression der Moleküle IL-10, TGF-β oder IDO unter Kontrolle des CMV-Promotors (pCMV-IL-10, pCMV-TGFβ, pCMV-IDO) bewirkte eine Immunsupprimierung, die sich in einer inhibierten Produktion antigenspezifischer Antikörper, einer verminderten Zytokin-Produktion, einer reduzierten Induktion zytotoxischer T-Zellen und in einer Inhibition der allergeninduzierten Atemwegshyperreaktivität zeigte, im Vergleich zu einer Vakzinierung mit pFascin-βGal in Kombination mit einem Kontroll-Plasmid. Bei nachfolgender Proteinsensibilisierung blieben diese Effekte jedoch nicht bestehen. Einzig durch Vakzinierung mit IL-10-kodierenden Plasmiden konnte eine moderate Verminderung der Atemwegsreaktivität nachgewiesen werden. rnIn einem therapeutischen Modell der Atemwegsinflammation, in dem die Mäuse vor der DNA-Immunisierung mit dem Protein sensibilisiert wurden, wurde demonstriert, dass im Vergleich zu Mäusen, die nur mit dem Protein sensibilisiert wurden, eine DNA-Immunisierung mit pFascin-βGal aber auch mit pCMV-βGal einen inhibierenden Einfluss auf die Entwicklung einer Atemwegsinflammation hat. Eine weitere Reduktion der Atemwegsreaktivität durch eine kombinierte Vakzinierung mit pCMV-IDO wurde nur erreicht, wenn βGal unter der Kontrolle des Fascin-Promotors exprimiert wurde, nicht aber unter Kontrolle des CMV-Promotors.rn

Immunregulatorische Mechanismen bei einer experimentellen akuten Graft-versus-Host-Disease

Die allogene hämatopoetische Stammzelltransplantation ist bereits seit mehreren Jahrzehnten zur Therapie von Leukämien und anderen malignen Erkrankungen etabliert, aber ihre Effektivität wird durch Graft-versus-Host Reaktionen weiterhin deutlich eingeschränkt. Um die zu Grunde liegenden Mechanismen besser zu verstehen und Möglichkeiten zur Modulation zu untersuchen, wurden in dieser Arbeit verschiedene Ansätze verfolgt.rnRegulatorische T-Zellen sind in der Lage allogene T-Zell-Antworten, wie sie auch bei einer GvH-Erkrankung auftreten zu supprimieren. Es konnte gezeigt werden, dass dies unabhängig von Interleukin-10 geschieht, dafür jedoch ein kontaktabhängiger Mechanismus eine wichtige Rolle spielt. Dabei wird cAMP von Treg über Gap-Junctions in allogene Dendritische Zellen übertragen und deren Aktivierung dadurch verhindert. Versuche zur Modulation dieses Mechanismus mithilfe von Phosphodiesterase-Inhibitoren haben gezeigt, dass diese nicht nur die suppressiven Fähigkeiten von Treg verbessern, sondern ebenfalls direkt auf die T-Zellen einwirken, die schließlich die GvH-Erkrankung auslösen. Diese Ergebnisse konnten in vivo bestätigt werden und zeigen somit einen möglichen Ansatz hin zu einer kombinierten zellulären und pharmakologischen Therapie von GvH-Erkrankungen. Ein großer Vorteil dabei wäre, dass bereits eine Palette an PDE-Inhibitoren in der Klinik zur Verfügung steht.rnInterleukin-10 ist ein immunsuppressives und anti-inflammatorisches Zytokin, dem bei der Regulation des Immunsystems eine wichtige Rolle zukommt. Wie in dieser und anderen Arbeiten gezeigt, ist diese Funktion von IL-10 auch bei GvH-Erkrankungen essentiell. Ein Ziel war es daher, die Zellpopulationen, die für die Produktion des Zytokins verantwortlich sind, zu identifizieren. Mittels einer IL-10 Reporter-Maus konnten B-Zellen vom Spender, wie auch vom Empfänger als IL-10 Produzenten ausgemacht werden. Darüberhinaus zeigen die so gefundenen Zellen auch einen typischen Phänotyp für sog. immunregulatorische B-Zellen. Transplantationsexperimente mit Mäusen, die einen B-Zell-spezifischen Knock-out für IL-10 tragen, konnten die Relevanz der B Zellen als IL-10 Produzenten in vivo belegen.rnDendritische Zellen sind sehr potente Antigenpräsentierende Zellen und somit in der Lage GvH-Reaktionen zu induzieren. Überraschenderweise ist das Überleben von Versuchsmäusen, denen alle DC oder auch nur die BATF3-abhängige Subpopulation der CD8α+ DC fehlt, nicht besser als das des WT, sondern sogar deutlich schlechter. Dies geht einher mit entsprechenden Veränderungen im Zytokinmilieu der peripheren lymphatischen Organe. Bei Abwesenheit der CD8α+ DC sind die Zellen der mesenterialen Lymphknoten nach dem Konditionierungsprotokoll stärkere Stimulatoren für allogene T-Zell-Proliferation, was eine Erklärung für die stärkere GvH-Erkrankung ist. Eine Erklärung für diese Befunde liefert die verringerte Anzahl an Treg, die nach einer Transplantation in Abwesenheit der CD8α+ DC zu beobachten ist.rnDie aufgezeigten immunsupressiven Mechanismen stellen gute Ansatzpunkte dar, um GvH-Erkrankungen besser zu verstehen und damit die Effektivität der allogenen hämatopoetischen Stammzelltransplantation zu verbessern.rn

Strahlungsinduzierte Mukositis als Risiko der Raumfahrt : Modelluntersuchungen an Röntgen- und Schwerionen-bestrahlten organotypischen Mundschleimhaut-Modellen

Während ausgedehnter Weltraumflüge zum Mond und Mars wäre die Besatzung eines Raumschiffs dicht ionisierender Schwerionenstrahlung, der sogenannten kosmischen Strahlung, ausgesetzt. Da bei vielen Krebspatienten die orale Mukositis als eine gravierende Nebenwirkung bei der herkömmlichen Strahlentherapie auftritt, könnte diese Erkrankung ein medizinisches Problem während ausgedehnter Weltraumflüge darstellen. Allerdings liegen bislang keine Untersuchungen über eine mögliche Mukositis-induzierte Wirkung von Schwerionenstrahlung vor. Um das Risiko strahlungsinduzierter oraler Mukositis durch kosmische Strahlung abzuschätzen, wurden dreidimensionale organotypische Mundschleimhaut-Modelle 12C Schwerionen- bzw. Röntgenstrahlung ausgesetzt und nach definierten Inkubationszeiten kryokonserviert. Aus dem Material wurden Kryoschnitte gefertigt, mit denen anschließend histologische und immunhistologische Fluoreszenzfärbungen zum Nachweis von zum Beispiel Kompaktheitsverlust, Doppelstrangbrüchen der DNA und NF-κB-Aktivierung durchgeführt wurden. Die Ausschüttung von Tumornekrosefaktor α, Interleukin 1β, Interleukin 6 und Interleukin 8 wurde in Probenüberständen mittels ELISA analysiert. Das Hauptaugenmerk dieser Studie lag dabei auf den frühen durch Strahlung verursachten Effekten. rnIm Rahmen dieser Dissertation wurde ein dreidimensionales Mundschleimhaut-Modell etabliert, das verglichen mit humaner Mundschleimhaut viele organotypische Differenzierungsmarker und in vivo-ähnliche Reaktionen auf bestimmte Reize zeigte. Nach einer Bestrahlung mit schweren Kohlenstoffionen bzw. mit Röntgenstrahlung wurden strahlungsinduzierte Effekte auf mehreren Ebenen detektiert. Bereits 1 h nach Bestrahlung konnten dosisabhängig vermehrte Doppelstrangbrüche in der DNA detektiert werden, wobei bei gleicher Dosis Schwerionenstrahlung im Durchschnitt doppelt so viele DSB verursachte wie Röntgenstrahlung. Das Mundschleimhaut-Modell reagierte auf beide Strahlungsarten mit einer Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-κB p50, wobei Röntgenstrahlung diese Aktivierung früher induzierte als Schwerionen. Eine strahlungsinduzierte Aktivierung von NF-κB p65 wurde in den organotypischen Kulturen zu den untersuchten Zeitpunkten nicht beobachtet. Im Vergleich zu nicht bestrahlten Kulturen waren die Konzentrationen von Interleukin 6 und Interleukin 8 unabhängig von der Strahlungsqualität nach Bestrahlung signifikant erhöht. Interleukin-1β dagegen wurde nur nach Röntgenbestrahlung signifikant vermehrt ausgeschüttet. In Schwerionen-bestrahlten Proben wurden zwar tendenziell höhere Konzentrationen beobachtet, statistische Signifikanzen ergaben sich aber nicht. Die Analysen zur TNF-α- und IFN-γ-Ausschüttung in bestrahlten organotypischen Kulturen ergaben innerhalb des gewählten Beobachtungszeitraums von 48 h keine strahlungsinduzierten Effekte. Bei den Untersuchungen der Proliferation in den Zellen der bestrahlten organotypischen Kulturen wurde bereits 24 h nach Röntgenstrahlung und 3 Tage nach Schwerionenstrahlung eine deutliche verminderte Proliferation beobachtet. Des Weiteren zeigte das Mundschleimhaut-Modell unabhängig von Strahlungsqualitäten einen eindeutigen Verlust in der Zellintegrität und daraus resultierenden Kompaktheitsverlust des Gewebes, was in der in vivo-Situation wahrscheinlich einer Gewebedegeneration entspricht. rnNach Bestrahlung mit sowohl Röntgenstrahlung als auch schweren Ionen wurden im gewählten Mukosa-Modell innerhalb von 48 h nach Behandlung strahlungsinduzierte proinflammatorische Marker eindeutig und reproduzierbar detektiert. Dies deutet darauf hin, dass während langer extraterrestrischer Expeditionen das Risiko der oralen Mukositis einkalkuliert und mit den daraus folgenden Konsequenzen gerechnet werden muss.rn

The continuum of intestinal CD4+ T cell adaptations in host-microbial mutualism

How a mutualistic relationship between the intestinal microbiota and intestinal T cell compartments is established is important, as a breakdown of intestinal T cell homeostasis may cause inflammatory bowel diseases. A number of studies have shown that different bacterial species modulate the intestinal CD4+ T cell compartment in different ways. We performed mechanistic in vivo studies that demonstrated the crucial requirement for regulatory T cells (Treg) and interleukin-10 (IL-10) in the induction of intestinal T cell homeostasis even following colonization with a completely benign microbiota. In the absence of a functional Treg response or IL-10 receptor signaling, the same bacteria that induced a Treg response in wild-type animals now induced T helper type 17 responses, without intestinal inflammation. Therefore, Treg, IL-10 and Th17 are crucial regulatory mechanisms in the intestine not only for controlling inflammation, but also to establish a continuum of CD4+ T cell homeostasis upon commensal colonization.

Effects of Echinaforce® treatment on ex vivo-stimulated blood cells

The herb Echinacea purpurea, also called purple coneflower, is regarded as an immune modulator. This study examined changes in cytokine production in blood samples from 30 volunteers before and during 8-day oral administration with an ethanolic extract of fresh Echinacea purpurea (Echinaforce(®)). Daily blood samples were ex vivo stimulated by LPS/SEB or Zymosan and analysed for a series of cytokines and haematological and metabolic parameters. Treatment reduced the proinflammatory mediators TNF-α and IL-1β by up to 24% (p<0.05) and increased anti-inflammatory IL-10 levels by 13% (p<0.05) in comparison to baseline. This demonstrated a substantial overall anti-inflammatory effect of Echinaforce(®) for the whole group (n=28). Chemokines MCP-1 and IL-8 were upregulated by 15% in samples from subjects treated with Echinaforce(®) (p<0.05). An analysis of a subgroup of volunteers who showed low pre-treatment levels of the cytokines MCP-1, IL-8, IL-10 or IFN-γ (n=8) showed significant stimulation of these factors upon Echinaforce(®) treatment (30-49% increases; p<0.05), whereas the levels in subjects with higher pre-treatment levels remained unaffected. We chose the term "adapted immune-modulation" to describe this observation. Volunteers who reported high stress levels (n=7) and more than 2 colds per year experienced a significant transient increase in IFN-γ upon Echinaforce(®) treatment (>50%). Subjects with low cortisol levels (n=11) showed significant down-regulation of the acute-phase proteins IL1-β, IL-6, IL-12 and TNF-α by Echinaforce(®) (range, 13-25%), while subjects with higher cortisol levels showed no such down-regulation. This is the first ex vivo study to demonstrate adapted immune-modulation by an Echinacea preparation. While Echinaforce(®) did not affect leukocyte counts, we speculate that the underlying therapeutic mechanism is based on differential multi-level modulation of the responses of the different types of leukocytes. Echinaforce(®) thus regulates the production of chemokines and cytokines according to current immune status, such as responsiveness to exogenous stimuli, susceptibility to viral infection and exposure to stress.

Association between sleep apnea severity and blood coagulability: Treatment effects of nasal continuous positive airway pressure

A prothrombotic state may contribute to the elevated cardiovascular risk in patients with obstructive sleep apnea (OSA). We investigated the relationship between apnea severity and hemostasis factors and effect of continuous positive airway pressure (CPAP) treatment on hemostatic activity. We performed full overnight polysomnography in 44 OSA patients (mean age 47+/-10 years), yielding apnea-hypopnea index (AHI) and mean nighttime oxyhemoglobin saturation (SpO2) as indices of apnea severity. For treatment, subjects were double-blind randomized to 2 weeks of either therapeutic CPAP (n = 18), 3 l/min supplemental nocturnal oxygen (n = 16) or placebo-CPAP (<1 cm H2O) (n = 10). Levels of von Willebrand factor antigen (VWF:Ag), soluble tissue factor (sTF), D-dimer, and plasminogen activator inhibitor (PAI)-1 antigen were measured in plasma pre- and posttreatment. Before treatment, PAI-1 was significantly correlated with AHI (r = 0.47, p = 0.001) and mean nighttime SpO2 (r = -0.32, p = 0.035), but these OSA measures were not significantly related with VWF:Ag, sTF, and D-dimer. AHI was a significant predictor of PAI-1 (R2 = 0.219, standardized beta = 0.47, p = 0.001), independent of mean nighttime SpO2, body mass index (BMI), and age. A weak time-by-treatment interaction for PAI-1 was observed (p = 0.041), even after adjusting for age, BMI, pre-treatment AHI, and mean SpO2 (p = 0.046). Post hoc analyses suggested that only CPAP treatment was associated with a decrease in PAI-1 (p = 0.039); there were no changes in VWF:Ag, sTF, and D-dimer associated with treatment with placebo-CPAP or with nocturnal oxygen. Apnea severity may be associated with impairment in the fibrinolytic capacity. To the extent that our sample size was limited, the observation that CPAP treatment led to a decrease in PAI-1 in OSA must be regarded as tentative.

Clinical and immunologic effects of H1 antihistamine preventive medication during honeybee venom immunotherapy

BACKGROUND: H1 antihistamines increase safety during allergen-specific immunotherapy and might influence the outcome because of immunoregulatory effects. OBJECTIVE: We sought to analyze the influence of 5 mg of levocetirizine (LC) on the safety, efficacy, and immunologic effects of ultrarush honeybee venom immunotherapy (BVIT). METHOD: In a double-blind, placebo-controlled study 54 patients with honeybee venom allergy received LC or placebo from 2 days before BVIT to day 21. Side effects during dose increase and systemic allergic reactions (SARs) to a sting challenge after 120 days were analyzed. Allergen-specific immune response was investigated in skin, serum, and allergen-stimulated T-cell cultures. RESULTS: Side effects were significantly more frequent in patients receiving placebo. Four patients receiving placebo dropped out because of side effects. SARs to the sting challenge occurred in 8 patients (6 in the LC group and 2 in the placebo group). Seven SARs were only cutaneous, and 1 in the placebo group was also respiratory. Difference of SARs caused by the sting challenge was insignificant. Specific IgG levels increased significantly in both groups. Major allergen phospholipase A(2)-stimulated T cells from both groups showed a slightly decreased proliferation. The decrease in IFN-gamma and IL-13 levels with placebo was not prominent with LC, whereas IL-10 levels showed a significant increase in the LC group only. Decreased histamine receptor (HR)1/HR2 ratio in allergen-specific T cells on day 21 in the placebo group was prevented by LC. CONCLUSIONS: LC reduces side effects during dose increase without influencing the efficacy of BVIT. LC modulates the natural course of allergen-specific immune response and affects the expression of HRs and cytokine production by allergen-specific T cells.

Enhanced T cell transmigration across the murine liver sinusoidal endothelium is mediated by transcytosis and surface presentation of chemokines

Transmigration through the liver endothelium is a prerequisite for the homeostatic balance of intrahepatic T cells and a key regulator of inflammatory processes within the liver. Extravasation into the liver parenchyma is regulated by the distinct expression patterns of adhesion molecules and chemokines and their receptors on the lymphocyte and endothelial cell surface. In the present study, we investigated whether liver sinusoidal endothelial cells (LSEC) inhibit or support the chemokine-driven transmigration and differentially influence the transmigration of pro-inflammatory or anti-inflammatory CD4(+) T cells, indicating a mechanism of hepatic immunoregulation. Finally, the results shed light on the molecular mechanisms by which LSEC modulate chemokine-dependent transmigration. LSEC significantly enhanced the chemotactic effect of CXC-motif chemokine ligand 12 (CXCL12) and CXCL9, but not of CXCL16 or CCL20, on naive and memory CD4(+) T cells of a T helper 1, T helper 2, or interleukin-10-producing phenotype. In contrast, brain and lymphatic endothelioma cells and ex vivo isolated lung endothelia inhibited chemokine-driven transmigration. As for the molecular mechanisms, chemokine-induced activation of LSEC was excluded by blockage of G(i)-protein-coupled signaling and the use of knockout mice. After preincubation of CXCL12 to the basal side, LSEC took up CXCL12 and enhanced transmigration as efficiently as in the presence of the soluble chemokine. Blockage of transcytosis in LSEC significantly inhibited this effect, and this suggested that chemokines taken up from the basolateral side and presented on the luminal side of endothelial cells trigger T cell transmigration. CONCLUSION: Our findings demonstrate a unique capacity of LSEC to present chemokines to circulating lymphocytes and highlight the importance of endothelial cells for the in vivo effects of chemokines. Chemokine presentation by LSEC could provide a future therapeutic target for inhibiting lymphocyte immigration and suppressing hepatic inflammation.

Platelet-activating factor is crucial in psoralen and ultraviolet A-induced immune suppression, inflammation, and apoptosis.

Psoralen plus UVA (PUVA) is used as a very effective treatment modality for various diseases, including psoriasis and cutaneous T-cell lymphoma. PUVA-induced immune suppression and/or apoptosis are thought to be responsible for the therapeutic action. However, the molecular mechanisms by which PUVA acts are not well understood. We have previously identified platelet-activating factor (PAF), a potent phospholipid mediator, as a crucial substance triggering ultraviolet B radiation-induced immune suppression. In this study, we used PAF receptor knockout mice, a selective PAF receptor antagonist, a COX-2 inhibitor (presumably blocking downstream effects of PAF), and PAF-like molecules to test the role of PAF receptor binding in PUVA treatment. We found that activation of the PAF pathway is crucial for PUVA-induced immune suppression (as measured by suppression of delayed type hypersensitivity to Candida albicans) and that it plays a role in skin inflammation and apoptosis. Downstream of PAF, interleukin-10 was involved in PUVA-induced immune suppression but not inflammation. Better understanding of PUVA's mechanisms may offer the opportunity to dissect the therapeutic from the detrimental (ie, carcinogenic) effects and/or to develop new drugs (eg, using the PAF pathway) that act like PUVA but have fewer side effects.

Depressed type 1 cytokine synthesis by superantigen-activated CD4+ T cells of women with human papillomavirus-related high-grade squamous intraepithelial lesions.

Carcinoma of the cervix is causally related to infection with the human papillomavirus (HPV), and T cells play a pivotal role in the immune response of the host to rid itself of HPV infection. Therefore, we assessed the T-cell function of women with HPV-related cervical neoplasia against a superantigen, Staphylococcus enterotoxin B (SEB). Each woman provided a cervical brush specimen for HPV DNA testing and Papanicolaou (Pap) smears for the staging of cervical lesions. They also provided a blood specimen for determination of the ability of CD4(+) T and CD8(+) T cells to synthesize Th1 (interleukin-2 [IL-2], gamma interferon [IFN-gamma], and tumor necrosis factor alpha [TNF-alpha]) and Th2 (IL-10) cytokines in response to activation with SEB. Compared with control subjects with self-attested negative Pap smears, women with high-grade squamous intraepithelial lesions (HSIL) had significantly lower percentages of activated CD4(+) T cells that produced IL-2 (P = 0.045), IFN-gamma (P = 0.040), and TNF-alpha (P = 0.015) and a significantly lower percentage of activated CD8(+) T cells that produced IL-2 (P < 0.01). These data indicate that women with HPV-related cervical HSIL show a decrease in Th1 cytokine production by activated CD4(+) T cells and suggested that compromised T-helper functions may negatively impact the function of cytotoxic CD8(+) T cells.

The effects of ultraviolet B radiation on immune responses to {\it Borrelia burgdorferi}, the causative agent of Lyme disease

Ultraviolet B (UVB) radiation, in addition to being carcinogenic, is also immunosuppressive. Immunologically, UVB induces suppression locally, at the site of irradiation, or systemically, by inducing the production of a variety of immunosuppressive cytokines. Systemic effects include suppression of delayed-type hypersensitivity (DTH) responses to a variety of antigens (e.g. haptens, proteins, bacterial antigens, or alloantigens). One of the principal mediators of UV-induced immune suppression is the T helper-2 (Th2) cytokine interleukin-10 (IL-10); this suggests that UV irradiation induces suppression by shifting the immune response from a Th1 (cellular) to a Th2 (humoral) response. These "opposing" T helper responses are usually mutually exclusive, and polarized Th1 or Th2 responses may lead to either protection from infection or increased susceptibility to disease, depending on the infectious agent and the route of infection.^ This study examines the effects of UVB irradiation on cellular and humoral responses to Borrelia burgdorferi (Bb), the causative agent of Lyme disease (LD) in both immunization and infectious disease models; in addition, it examines the role of T cells in protection from and pathology of Bb infection. Particular emphasis is placed on the Bb-specific antibody responses following irradiation since UVB effects on humoral immunity are not fully understood. Mice were irradiated with a single dose of UV and then immunized (in complete Freund's adjuvant) or infected with Bb (intradermally at the base of the tail) in order to examine both DTH and antibody responses in both systems. UVB suppressed the Th1-associated antibodies IgG2a and IgG2b in both systems, as well as the DTH response to Bb in a dose dependent manner. Injection of anti-IL-10 antibody into UV-irradiated mice within 24 h after UV exposure restored the DTH response, as well as the Th1 antibody (IgG2a and IgG2b) response. In addition, injecting recombinant IL-10 mimicked some of the effects of UV radiation.^ Bb-specific Th1 T cell lines (BAT2.1-2.3) were generated to examine the role of T cells in Lyme borreliosis. All lines were CD4$\sp+,$ $\alpha\beta\sp+$ and proliferated specifically in response to Bb. The BAT2 cell lines not only conferred a DTH response to naive C3H recipients, but reduced the number of organisms recovered from the blood and tissues of mice infected with Bb. Furthermore, BAT2 cell lines protected mice from Bb-induced periarthritis. ^