956 resultados para CD4 T cells
Resumo:
Immunantwort von immundefizienten Musen gegenber Infektionen mit Cryptosporidium parvum. Cryptosporidium parvum ist ein intrazellulrer, protozoischer Krankheitserreger, der im immunkompromittierten Wirt zu lebensbedrohender Enteritis fhren kann. CD4+ T-Zellen und Interferon (IFN)- spielen wesentliche Rollen bei der Wirtsimmunantwort gegen die Infektion. Dennoch sind die Effektormechanismen, die zur Resistenz fhren nur wenig verstanden. In dieser Studie wurde die Immunantwort von IFN-- und Interleukin (IL)-12-Defektmusen parallel zu Wildtypmusen analysiert. Die Ergebnisse identifizierten IFN- als Schlsselzytokin bei der natrlichen und erworbenen Immunitt whrend der Erst- und Folgeinfektion mit C. parvum. Tumornekrosefaktor (TNF)- ist mglicherweise ein Induktor der frhen IFN--Antwort in IL-12 Knockout-Musen. Weiterhin tragen offenbar sowohl Th1- als auch Th2-Zytokine zur berwindung der Primrinfektion bei, die ersten mehr als die letztgenannten. Zytokingene waren am Ort der Infektion (Ileum) dramatisch verndert, nicht aber in den lokalen Lymphknoten und der Milz. Nach Folgeinfektion ergab sich in Abwesenheit von IFN- eine signifikante Erhhung der Th2-Zytokine IL-5 and IL-13. Die Ergebnisse zeigten weiterhin, dass das Th1-Zytokin IL-18 zur Resistenz gegenber C. parvum beitrgt, mglicherweise durch verschiedene Immunfunktionen, wie der Regulation von Serum-IFN- whrend der Infektion und/oder der Erhaltung der Homeostase der Th1/Th2-Zytokine durch Regulation der Th2-Zytokine. Weiterhin zeigten diese Untersuchungen den Transfer von Resistenz gegenber C. parvum von infizierten auf nave Muse mittels stimulierter intraepithelialer Lymphozyten und CD4+ T-Zellen. Diese Ergebnisse weisen auf die Gegenwart von C. parvum-spezifischen CD4+ T-Zellen in anderen lymphatischen Geweben neben der Darmmukosa hin. Eine Stimulation der Spendertiere durch Infektion war notwendig fr eine bertragbare schtzende Immunitt. Dennoch konnte die bertragene Immunitt nicht die Infektion der Empfngertiere vollstndig verhindern; eine Verdopplung der Spenderzellen fhrte zu keinem besseren Ergebnis. Weiterhin ergab der Transfer von CD4+ und CD8+ T-Zellen (Pan-T-Zellen) keinen erhhten Schutz der naiven Empfngertiere als der alleinige Transfer von CD4+ T-Zellen. Dies weist auf die fehlende Bedeutung der CD8+ T-Zellen beim Schutz vor C. parvum-Infektion hin.
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Die Funktion der Th 17-Zelllinie im Lungenkarzinom wurde noch nicht vollstndig verstanden. In dieser Studie wurde darber berichtet, dass die Expression der Th17-Zellmarker (RORA, RORC2, IL-17A) in den Lungen der Patienten mit Adenokarzinom erhht ist, und diese mit dem Transkriptionsfaktor der regulatorischen T-Zellen FOXP 3 positiv korrelieren, was auf eine Beziehung dieser Zelltypen deutet. Auerdem hat man auch herausgefunden, dass IL-17A mit T-bet Trankriptionsfaktor in den Patienten entgegengesetzt korreliert. Die Blockade in einem Mausmodell fr Lungen-Adenokarzinom resultierte die Reduktion von Tumorbefall in der Lunge, lokale Expansion der IFNg produzierenden CD4+ T-Effektorzellen und Reduktion der CD4+CD25+FOXP3+ regulatorischen T-Zellen. Untersuchungen in T-bet(-/-) Musen zeigten, dass die antikarzinogenen Wirkungen der antiIL-17A-Behandlung T-bet Transkriptionsfaktor bentigen, um sowohl die FOXP3 regulatorischen T-Zellen als auch die Th17-Zellen in vivo zu supprimieren. Dementsprechend hat man herausgefunden, dass der Th17-Pfad beim Fehlen des T-bet Transkriptionsfaktors durch Hochregulierung des IL-23 Rezeptors in CD4+ T-Zellen stimuliert wurde. Bemerkenswert, dass der IL-17 Rezeptor hauptschlich auf den CD4+CD62Lhigh naiven T-Zellen exprimiert wird und sowohl auf den CD4+T-bet+ Th1- als auch auf den CD4+CD25+FOXP3+ Treg -Zellen im Tumor fehlt. Dieses resultiert den Verlust der Kontrolle der IL-17 auf Th1 und Treg-Zellentwicklung. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Blockade des IL-17A eine mgliche klinische Behandlung darstellt, weil sie die IFNg produzierenden Th1 Zellen untersttzt und die CD4+CD25+FOXP3+ regulatorischen T Zellen in Lungen Karzinom reduziert.
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TGF-beta ist ein Schlsselmolekl zellvermittelter Immuntoleranz. So spielt es neben seiner pleiotropen Rolle in Immunzellen auch bei der Tumorentwicklung eine groe Rolle. Das TGF-beta hat bei der Tumorentwicklung eine duale Rolle. So dient es in frhen Phasen als Tumorsuppressor, whrenddessen es in spten Phasen der Entwicklung als Tumorpromotor wirkt. Eine strikte Regulation des TGF-beta Signalweges ist daher fr ein funktionierendes Immunsystem von essentieller Bedeutung. Die Ubiquitin Ligase Smurf2 ist dabei ein wichtiger negativ Regulator des TGF-beta Signalweges.In der vorliegenden Arbeit konnte eine neue Spleiform des Smurf2 (dE2Smurf2) aus murinen CD4+ T-Zellen isoliert werden, deren Funktion in vitro und in vivo in T-Lymphozyten untersucht worden ist. Fr diese Spleiform konnte zudem eine humane Relevanz nachgewiesen werden. Mit Hilfe von berexpressionen in Cos7 Zellen konnte eine vernderte Lokalisation der Smurf2 Spleiformen (WT und dE2) festgestellt werden. Dabei konnten lysosomale und endosomale Kompartimente bei der Kolokalisation mit dem dE2Smurf2 Konstrukt beobachtet werden. Das Spleien des Exons2 fhrte dabei zu nderungen der Topologie der N-terminalen C2-Domne, wodurch sich eine vernderte Lokalisation in der Zelle beschreiben lie. Mit der vernderten intrazellulren Verteilung erfuhr auch die Funktion der dE2Smurf2 Ubiquitin Ligase eine nderung. So konnte berraschenderweise eine positive Signalinduktion des TGF-beta Signalweges beobachtet werden, was im Gegensatz zum beschriebenen WTSmurf2 stand. Durch eine berexpression des dE2Smurf2 Proteins in T-Lymphozyten wurde der TGF-beta Signalweg in CD4+ und CD8+ Zellen positiv reguliert, dabei wurde der TGFbetaRII vermehrt exprimiert und gleichzeitig fand eine verstrkte Phosphorylierung der Transkriptionsfaktoren Smad2 und Smad3 nach TGF-beta Stimulation statt. Die transgenen T-Lymphozyten waren somit sensitiver gegenber TGF-beta. Dies fhrte zur Hypothese, die durch Western Blot Analyse besttigt werden konnte, da das dE2Smurf2 nach berexpression seine WT-Form bindet und dadurch degradiert. Die Degradation der Ubiquitin Ligase war dabei Smad7 abhngig. Zur Analyse des Einflusses der Ubiquitin Ligase dE2Smurf2 auf die Differenzierung von CD4+ T-Zellen, sowie ihre Rolle bei der T-Zell Proliferation, konnte gezeigt werden, da durch die hhere Sensitivitt gegenber TGF-beta naive T-Zellen unter Einflu von TGF-beta und IL6 vermehrt in TH17 Zellen differenzierten. Zudem konnte gezeigt werden, da die Proliferationsrate transgener naiver CD4+ T-Zellen bei geringen Mengen von TGF-beta starkt vermindert war. Weiterhin konnte gezeigt werden, da bei einer Differenzierung der naiven CD4+ T-Zellen in TH1 Zellen, diese signifkant weniger das proinflammatorische Zytokin INF produzierten.So zeigten in vivo Versuche, da die transgenen Tiere in der Entwicklung von Kolorektalen Karzinomen protektiert waren. Sowohl im kolitisassiziierten Tumor Modell als auch bei der spontanen Entwicklung von Tumoren im APCmin Modell. Dies konnte zum einen auf eine deutlich verminderte Entzndung (geringere Produktion an Zytokinen durch verminderte Proliferation) des Darms und zum anderen durch eine strkere Produktion an zytotoxischen Genen, wie Perforin, INF und Granzym B erklrt werden. Interessanterweise konnte jedoch im Transfer Kolitis Modell eher eine proinflammatorische Wirkung des dE2Smurf2 Proteins nachgewiesen werden. So wiesen die immundefizienten Muse, in denen die transgenen T-Zellen injiziert wurden, eine signifikant strkere Kolitis auf als die Kontrollen. Dies konnte mit einer berproduktion an IL17 sezernierenden T-Zellen erklrt werden. Klonierungsexperimente fhrten zudem zur Identifikation einer bisher nicht beschriebenen nicht kodierenden RNA. Diese zeigte in Kombination mit dem dE2Smurf2 Protein in einer Reportergen Analyse eine Hyperaktivierung des Smad3 Promotors. Diese Daten liefern zum einen ein genaueres Modell ber die Regulation des TGF-beta Signalweges sowie wichtige Erkenntnisse zur Pathophysiologie chronisch entzndlicher Darmerkrankung und daraus resultierende Tumorerkrankungen. So entwickelt sich das dE2Smurf2, Teil des TGF-beta Signalweges, als attraktives Zielprotein fr die Modulation von chronisch entzndlichen Darmerkrankungen und (kolitisassoziierte) Kolonkarzinomen.
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Die Ursachen fr die Entstehung von Lungentumoren sind vielseitig. Aus geschdigtem Drsengewebe der Lunge kann sich die Tumorart des Adenokarzinoms entwickeln, welches zu den malignen Krebserkrankungen gehrt und somit nach Etablierung eines Primrtumors metastasieren kann. Es wurde vielfach gezeigt, da das Immunsystem bei der Bekmpfung eines mutierten Gewebes im fortschreitenden Verlauf des Tumorwachstums an Effektivitt verliert. Die dahinter stehenden Mechanismen sind noch nicht ganz verstanden. Eine mgliche Ursache knnte 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 gewhrleistet deren Fortbestand whrend 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 Einflunahme auf diese Regulation zur Verbesserung der Tumorabwehr beitragen kann. Die alpha-Kette des IL-2 Rezeptorkomplexes (CD25) ist neben dem Transkriptionsfaktor Foxp3 ein gngiger Marker fr die Population der so genannten regulatorischen T-Zellen. Regulatorische T-Zellen treten im Tumorgewebe in erhhtem Mae auf und inhibieren die gegen den Tumor gerichtete Effektorfunktion anderer Immunzellen. Durch intranasale Applikation eines anti-CD25 Antikrpers sollte, im speziellen bei den regulatorischen T-Zellen, das CD25 Molekl blockiert werden, um auf diese Weise die hochaffine Signalgebung zu unterbinden und die regulatorischen T-Zellen intratumoral zu depletieren. Es konnte gezeigt werden, da die Blockade des IL-2 Rezeptors nicht zur Reduktion des Tumorwachstums beitrug. Trotz Applikation des Antikrpers waren die regulatorischen T-Zellen signifikant erhht. Lediglich die Produktion des Zytokins Tumornekrosisfaktor-alpha (TNF-alpha) wurde durch die Zugabe des Antikrpers 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 zustzlich zu stimulieren. In diesem Fall war bei hohen Dosierungen eine Regression des Tumors zu erreichen. Die Regression ist auf eine erhhte, durch das IL-2 aktivierte Produktion des Zytokins Interferon-gamma (IFN-gamma) zurckzufhren. Jedoch wurde sowohl bei der Blockade des IL-2 Rezeptors, als auch bei der Stimulation durch IL-2 ersichtlich, da im Zusammenhang mit Adenokarzinom dem Zytokin TNF-alpha eine besondere Position zugedacht werden mu. Es ist bekannt, da TNF-alpha in verschiedenen experimentellen Tumor-Modellen unterschiedliche Funktionen besitzt. Die Deletion des TNFs, hier dargestellt mittels TNF-knockout Musen, hatte eine kurative Wirkung. Die TNF-knockout Muse wiesen fast kein Tumorwachstum auf, die CD4+ T-Zellen aus den knockout Musen zeigten eine im Vergleich zum Wildtyp mehrfach hhere Produktion von IFN-gamma, bei gleichzeitiger Reduktion der regulatorischen T-Zellen. Es kann vermutet werden, da TNF-alpha in dem verwendeten Adenokarzinom-Modell eine tumoruntersttzende Wirkung hat. Dahingehend wre die Neutralisierung der TNF-Signalgebung bei zustzlicher Stimulation mit IL-2 als wirksamer Therapieansatz in Betracht zu ziehen.
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Oltre alla progressiva perdita dei linfociti T CD4, i pazienti HIV-infetti presentano diverse citopenie periferiche. In particolare lanemia si riscontra nel 10% dei pazienti asintomatici e nel 92% di quelli con AIDS e la terapia cART non in grado di risolvere tale problematica. I meccanismi patogenetici alla base di questa citopenia si ritiene che possano riguardare la deregolazione citochinica, il danno alle HPCs, alle cellule in differenziamento e alle cellule stromali. Le cellule progenitrici ematopoietiche CD34+, dopo essere state separate da sangue cordonale e differenziate verso la linea eritroide, sono state trattate con HIV-1 attivo, inattivato al calore e gp120. In prima istanza stata messa in luce la mancata suscettibilit allinfezione e laumento dell apoptosi dovuto al legame gp120-CD4/CXCR4 e mediato dal TGF-1 nelle cellule progenitrici indifferenziate. Laspetto innovativo di questo studio per si evidenzia esaminando leffetto di gp120 durante il differenziamento verso la filiera eritrocitaria. Sono stati utilizzati due protocolli sperimentali: nel primo le cellule sono inizialmente trattate per 24 ore con gp120 (o con HIV-1 inattivato al calore) e poi indotte in differenziamento, nel secondo vengono prima differenziate e poi trattate con gp120. Il priming negativo determina una apoptosi gp120-indotta molto marcata gi dopo 48 ore dal trattamento ed una riduzione del differenziamento. Se tali cellule vengono invece prima differenziate per 24 ore e poi trattate con gp120, nei primi 5 giorni dal trattamento, presente un aumento di proliferazione e differenziamento, a cui segue un brusco arresto che culmina con una apoptosi molto marcata (anchessa dipendente dal legame gp120-CD4 e CXCR4 e TGF-1 dipendente) e con una drastica riduzione del differenziamento. Linsieme dei risultati ha permesso di definire in modo consistente la complessit della genesi dellanemia in questi pazienti e di poter suggerire nuovi target terapeutici in questi soggetti, gi sottoposti a cART.
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CYLD is a deubiquitinating enzyme, which negatively regulates NF-B signaling by removing Lys63-linked polyubiquitin chains from its substrates. In mice, there are two variants of CYLD: full-length CYLD (FL-CYLD) and its short splice variant sCYLD. sCYLD lacks the NEMO and TRAF2 binding sites and CYLDex7/8 mice, which have been generated in our laboratory, overexpress sCYLD in the absence of the full length transcript. In this thesis, we show that bone marrow-derived macrophages (BMDCs) overexpressing sCYLD display a hyperactive phenotype. They have increased levels of the inflammatory cytokines IL-6 and TNF, have exaggerated stimulatory capacity and fail to induce tolerance in in vivo experiments. CYLDex7/8 BMDCs have increased levels of nuclear Bcl-3, which we could show to be directly induced by sCYLD expression. NF-B signaling was markedly upregulated in CYLDex7/8 BMDCs.rnBcl-3 overexpressing BMDCs with normal CYLD expression, however, were not hyperactive, suggesting that Bcl-3 overexpression is not sufficient for causing the observed phenotype. Taken together we propose a model in which the exclusive overexpression of sCYLD with high nuclear levels of Bcl-3 in BMDCs is accompanied by an increased NF-B activation, resulting in a hyperactive phenotype.rnWe further analyzed macrophages overexpressing sCYLD using the LysMcre CyldFL/FL strain, but could not detect differences in activation marker expression, cytokine secretion or iNOS production. LysMcre CyldFL/FL mice immunized with MOG35-55 peptide showed a more severe course of experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), which could not be explained by enhanced levels of MHC class II on CNS-resident macrophages and microglia or increased T cell infiltration.rnMice overexpressing Bcl-3 in T cells develop spontaneous colitis. They have less peripheral memory/effector T cells and less Th1 cells, whereas Th17 numbers are normal. Naive T cells overexpressing Bcl-3 show defects in in vitro differentiation to the Th1 or Th17 fate. CD4+ T cells overexpressing Bcl-3 show enhanced survival capacity in in vitro culture, but have a defect in proliferative capacity when stimulated in vitro or when adoptively transferred into lymphopenic hosts.
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Over the last decades the prevalence of food allergies has continually increased on a world wide scale. While there are effective treatments available for bee and wasp venom allergic patients, there is currently no established therapy for the treatment of severe food allergies. Aim of the project was to genetically fuse different food allergens with the immune modulating Toll-like receptor 5 (TLR5)-ligand flagellin and to test these constructs for their immune modulatory capacities both in vitro and in vivo. Chicken ovalbumin (Ova) as model antigen, Pru p 3, and Ara h 2 the respective major allergens from peach and peanut were used as allergens. The potential vaccine candidates were characterized by protein biochemical methods (purity, folding, endotoxin contaminations). Moreover, their immune modulating effects on cell culture lines (TLR5-receptor activation) and primary mouse immune cells (myeloid and plasmacytoid dendritic cells) were investigated. Additionally, the prophylactic and therapeutic use of the flagellin Ova fusion protein (rflaA:Ova) were investigated in a mouse model of intestinal allergy. In myeloid dendritic cells (mDC) stimulation with the fusion proteins led to a strong cell activation and cytokine secretion. Here, the fusion proteins proved to be a much stronger stimulus than the equimolar amount of both proteins provided alone or as a mixture. Noteworthy, stimulation with rflaA:Ova induced the secretion of the anti-inflammatory cytokine IL-10 from mDC. In co-culture experiments this IL-10 secretion suppressed the Ova-induced secretion of Th1 and Th2 cytokines from Ova-specific CD4 T cells. Using MyD88-deficient mDC this repression of cytokine secretion was shown to be TLR-dependent. Finally, the potency of the rflaA:Ova construct was investigated in a mouse model of Ova-induced intestinal allergy. In a prophylactic vaccination approach rflaA:Ova was shown to prevent the establishment of the intestinal allergy and all associated symptoms (weight loss, temperature drop, soft faeces). This fusion protein-mediated protection was accompanied by a reduced T cell activation, and reduced Th2 cytokines in intestinal homogenates. These effects were paralleled by a strong induction of Ova-specific IgG2a antibodies in rflaA:Ova-vaccinated sera, while Ova-specific IgE antibody production was significantly reduced. Therapeutic vaccination with rflaA:Ova reduced allergic symptoms and T cell activation but did not influence weight loss and antibody production. In all in vivo experiments vaccination with both proteins either provided alone or as a mixture did not have comparable effects. Future experiments aim at elucidating the mechanism and further optimization of the therapeutic vaccination approach. The results presented in this thesis demonstrate, that fusion proteins containing flagellin have strong immune modulatory capacities both in vitro and in vivo. Therefore, such constructs are promising vaccine candidates for the therapy of type I allergies.
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MVA ist ein attenuiertes Vakziniavirus, das durch wiederholte Passagierung von Chorioallantoisvirus Ankara auf Hhnerembryofibroblasten gewonnen wurde. Es ist bis auf wenige Ausnahmen nicht mehr in der Lage, in Sugerzellen zu replizieren, zeigt aber dennoch eine vollstndige virale Proteinexpression und induziert nach Immunisierung eine zu VACV vergleichbare Immunantwort. Aus diesem Grund wurde es bereits als Impfstoff gegen die menschliche Pockenerkrankung eingesetzt, ohne hierbei die bei den klassischen Impfviren beobachtbaren Nebenwirkungen hervorzurufen. Das Genom von MVA enthlt jedoch noch Immunmodulatoren, deren Deletion Ansatzpunkt fr die weitere Verbesserung des Impfstoffes sein kann. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine Deletionsmutante untersucht, bei der das Gen fr den Interleukin-1 Rezeptor (IL-1R) deletiert ist (MVA IL-1R). Es konnte nachgewiesen werden, dass der IL-1R in murinen als auch in humanen Zellen exprimiertes IL-1 bindet und somit inaktiviert. Des Weiteren wurde gefunden, dass MVA in der Lage ist, IL-1 in antigenprsentierenden Zellen zu induzieren, welches aber durch die Neutralisierung aufgrund des IL-1R nur transient nachzuweisen war. Im Gegensatz dazu induzierte MVA IL-1R eine anhaltende und um ein Vielfaches erhhte Sekretion an IL-1. Untersuchungen in antigenprsentierenden Zellen aus knock-out Musen, die verschiedene Defizienzen in den Signalwegen zur IL-1-Induktion trugen, zeigten, dass die Sekretion von IL-1 von Caspase-1 abhngig war, welches wahrscheinlich aus der vorgeschalteten Aktivierung der NLRP3- und/oder AIM2-Inflammasomen resultierte. Interessanterweise wurden auch Caspase-1 unabhngige Mechanismen beobachtet, die auf eine Inflammasom-unabhngige IL-1-Induktion hinweisen knnten. In Bezug auf die Immunaktivierung fhrte die vermehrte Sekretion von IL-1 durch MVA IL-1R vermutlich zu einer verbesserten Antigenprsentation, die die nachfolgende T-Zellantwort beeinflusste. In bereinstimmung mit bereits verffentlichten Daten wurde nach Immunisierung mit MVA IL-1R eine effektivere Gedchtnis-T-Zellantwort festgestellt, deren Charakteristika und zu Grunde liegenden Mechanismen hier untersucht wurden. Jedoch konnten weder Unterschiede in weiteren pro-inflammatorischen Zytokinmustern noch im Verlauf insbesondere der CD8+ T-Zell-Aktivierung und -erhaltung zwischen MVA und MVA IL-1R beobachtet werden. Als mgliche weitere Ursache fr die vernderte Gedchtnis-T-Zellantwort knnte daher eine vermehrte Stimulation durch antigenprsentierende Zellen und eine IL-21-vermittelte bessere Untersttzungsfunktion der CD8+ Gedchtnis-T-Zellen durch CD4+ T-Zellen in Frage kommen. Zusammenfassend konnten hier neue molekulare Mechanismen, die zur Induktion von IL-1 nach einer MVA-Infektion fhren, aufgedeckt werden. Darber hinaus existieren bereits erste Hinweise auf einen Vorteil der Deletion des IL-1R fr MVA-basierte Vektorimpfstoffe. Die vorliegende Arbeit hat weitere Daten erhoben, die das Erzielen verbesserter Immunantworten nach Immunisierung mit MVA IL-1R untersttzen, woraus sich neue Anstze fr die Entwicklung MVA-basierter Impfstoffe ergeben knnten.
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This thesis focuses on different aspects of immune regulation, both at the cellular and molecular levels. More specifically, this work concentrates on the importance of Interleukin-10, B and T Lymphocyte Attenuator (BTLA), and dendritic cells in respect to immune regulation, with special emphasis on autoimmunity. In this thesis, we show that the cellular source of IL10 production can dramatically influence the outcome of an autoimmune response. We show that T cell-derived IL10 plays an important role in controlling the viability of recently activated T cells, allowing them to become fully functional T effector cells. T cell-specific IL10-deficient mice failed to induce EAE when immunized with MOG peptide. Furthermore, when re-challenged with MOG or other stimuli, these T cells exhibited increased apoptosis rates. Here we report for the first time the generation of a novel mouse model that allows the conditional over-expression of BTLA. We show that BTLA can negatively regulate CD4+ T cells responses, when expressed by the T cells themselves. BTLA over-expression by CD8+ T cells or dendritic cells, however, resulted in enhanced viral clearance. In this study, we show that depletion of DCs, either early on from birth or later in adulthood, does not prevent EAE induction, but instead leads to a lower state of tolerance and stronger immune response. We also show that DCs are responsible for the upregulation of PD-1 on antigen-specific T cells and subsequently induce the formation of Tregs during immune responses.
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Die akute myeloische Leukmie (AML) zhlt zu den aggressivsten neoplastischen Erkrankungenrnder Hmatopoese. Die Mehrheit der Patienten mit AML erreicht nach Induktions-rnChemotherapie den Zustand der kompletten Remission, jedoch erleiden mehr als die Hlfterndieser Patienten anschlieend einen Rckfall und versterben an den Folgen der Erkrankungrn[1]. Die allogene hmatopoetische Stammzelltransplantation (engl.: hematopoietic stem cellrntransplantation, HSCT) stellt die einzig putativ kurative Behandlungsform fr rezidierendernPatienten und solche mit schlechter Prognose dar. Jedoch birgt diese Form der Therapiernauch eine Vielzahl an Risiken. Insbesondere das Auftreten einer akuten Transplantat-gegen-rnWirt-Erkrankung (engl.: graft-versus-host disease, GvHD) stellt die Hauptursache fr transplantationsassoziierternMortalitt und Morbiditt dar [2]. Die Depletion von alloreaktiven zytotoxischenrnT Lymphozyten (CTL) aus dem Transplantat ermglicht zwar die Prvention derrnEntstehung einer GvH-Erkrankung, jedoch hufig unter gleichzeitigem Verlust des frderlichen,rnanti-leukmischen Transplantat-gegen-Leukmie-Effekts (engl.: graft-versus-leukemia,rnGvL) [3]. Um den GvL-Effekt unter Vermeidung einer GvH-Erkrankung zu erhalten, bietetrnsich der gezielte adoptive Transfer von Leukmie-spezifischen, nicht alloreaktiven CTL alsrnattraktive Strategie der Immuntherapie fr AML-Patienten nach allogener HSCT an. In derrnvorliegenden Arbeit konnte erfolgreich ein pr-klinisches murines AML-Modell unter Einsatzrndes stark immundefizienten NOD.Cg-Prkdcscid Il2rgtm1Wjl/SzJ- (NSG-) Mausstamms und primrenrnAML-Blasten durch die Optimierung bereits publizierter Protokolle etabliert werden.rnBei zehn von 17 transplantierten primren AML-Proben konnte ein erfolgreiches Engraftmentrnder humanen Zellen und eine Rekonstitution der humanen Neoplasie in den NSG-Musenrnerzielt werden. Die Engraftment-Rate betrug somit 58,82% und lag etwas unter dem aus derrnLiteratur bekannten Wert von 65-70% [4, 5]. Es lieen sich gut, intermedir und schlecht anwachsendernAML-Proben anhand der Engraftment-Strke und -Reproduzierbarkeit voneinanderrnunterscheiden. Anhand der Analyse von fr das Engraftment kritischer Parameter konnternein Zusammenhang zwischen Engraftment-Rate in der Maus und Flt3-Mutationsstatus sowiernFAB-Klassifikation des Patienten hergestellt und somit Angaben aus der Literatur besttigtrnwerden. Fr zwei Patienten-spezifische AML-Modelle, MZ580 und MZ308, konnten in vitrornerfolgreich AML-reaktive, ber einzelne bzw. duale HLA-Diskrepanzen restringierte CTLPopulationenrngeneriert und ber einen Zeitraum von bis zu 70 Tagen expandiert werden.rnDeren adoptiver Transfer in zuvor mit humanen AML-Blasten inokulierte NSG-Muse fhrternzu einer nahezu vollstndigen Eradikation der AML-Blasten und Remission der Versuchstiere.rnAnhand unterschiedlich langer in vitro Kultur-Zeitrume konnte ein fr die in vivo ausgebtenrnEffektor-Funktionen optimaler Reifungszustand der CTL-Populationen von maximalrn28 Tagen bestimmt werden. Die kinetische Analyse der lytischen Aktivitt in vivo deutete auf eine relativ schnelle Ausbung der Effektor-Funktionen durch die CTL-Populationen innerhalbrnvon zwei bis 24 Stunden nach adoptivem Transfer hin. Durch die Verwendung von inrnvitro generierten EBV-reaktiven CTL aus einem irrelevanten Spender konnte zudem die Spezifittrnder in vivo ausgebten Effektor-Funktionen nachgewiesen werden. Die ex vivo Re-rnIsolation adoptiv transferierter CTL und deren in vitro Analyse in einem IFN ELISpot wiesrneine konstante Reaktivitt der Zellen ohne Induktion einer Xeno-Reaktivitt nach. Die zurrnVerbesserung der Persistenz humaner CTL-Populationen eingesetzten autologen CD4+ TrnZellen zeigten nur im AML MZ308-System eine positive Wirkung. Generell konnte die Persistenzrnin vivo jedoch trotz initialer Substitution mit den Zytokinen IL-2 und IL-7 nicht ber einenrnZeitraum von sieben Tagen hinaus aufrechterhalten werden.rnZur Untersuchung des Extravasations-Mechanismus humaner T Zellen ber murines Endothelrnwurden sowohl Flusskammer- als auch Transwell-Studien durchgefhrt, um die molekularenrnGrundlagen des Adhsions- und Transmigrationsprozesses aufzuklren. Durch denrnparallelen Einsatz humaner und muriner T Zellen auf murinen Endothelzellen unter Zusatzrnfunktionsblockierender monoklonaler Antikrper konnte gezeigt werden, dass derrnExtravasations-Mechanismus beider Spezies auf Interaktionen homologer Adhsionsmolekl-rnPaare, nmlich VLA-4VCAM-1 und LFA-1ICAM-1, beruht. Fr einzelne Molekle konntenrnin Abhngigkeit der eingesetzten Endothelzellen Unterschiede in der Funktionalitt zwischenrnden Spezies identifiziert werden. Der Adhsionsprozess war durch die Blockade derrnVLA-4VCAM-1-Interaktion strker inhibierbar als durch die Blockade von LFA-1ICAM-1.rnDie Transmigration hingegen war durch die Blockade beider Adhsionsmolekl-Paare vergleichbarrnstark inhibierbar.
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Aus der zunehmenden Prvalenz allergischer Erkrankungen vor allem in den Industrienationen ergibt sich ein erhhter Bedarf an Grundlagenforschung im Bereich von Allergie und Asthma sowie der Entwicklung innovativer Therapiestrategien. In der vorliegenden Dissertation wurden die immundefizienten Mausstmme NOD-Scid und NOD-Scid gc als vielversprechender translationaler Schritt zwischen dem reinen Tiermodell und der Erprobung neuer Therapieanstze an Probanden in klinischen Studien beleuchtet. Im experimentellen Verlauf der Arbeit wurde ein humanisiertes Mausmodell der allergischen Atemwegsentzndung zunchst in immundefizienten NOD-Scid und darauffolgend in NOD-Scid gc Musen etabliert. Diese Mausstmme zeichnen sich durch das Nichtvorhandensein von B- und T-Zellen aus. Im NOD-Scid gc Stamm resultiert aus einer zustzlichen Mutation des Gens fr die gamma-Kette des IL-2 Rezeptors der Verlust von natrlichen Killerzellen (NK-Zellen), was die Immunitt in diesem Stamm weiter herabsetzt und eine Humanisierung erleichtert. Die Humanisierung der Muse erfolgte durch die intraperitoneale Injektion von mononukleren Zellen des peripheren Blutes (PBMCs), die unter Anwendung der Ficoll-Dichtezentrifugation aus dem Blut von Probanden isoliert wurden. Fr die Gewinnung der PBMCs wurden zum einen Asthma-Patienten mit einer hochgradigen Sensibilisierung gegen Birkenpollen herangezogen. Zum anderen wurden in Kontrollexperimenten PBMCs nicht-allergischer Probanden verwendet. Whrend sich fr den NOD-Scid Stamm 80 Millionen PBMCs als angemessene Transferzahl erwiesen, reichten fr die Rekonstitution des NOD-Scid gc Stammes 5 Millionen PBMCs aus. Eine Analyse der Tiere erfolgte 24 Tage nach Injektion der humanen Zellen. Der Transfer der PBMCs allergischer Asthmatiker fhrte besonders nach additiver Applikation des Birkenallergens sowie des humanen rekombinanten Zytokins IL-4 und darauffolgender nasaler allergener Provokation zu einer starken pulmonalen Entzndung in den Musen. Die nasale Allergenprovokation an den Tagen 20-22 nach PBMC-Transfer erwies sich fr das Aufkommen der Inflammation als unbedingt erforderlich. Die nasale Provokation mit Phosphat-gepufferter Salzlsung (PBS) mndete in einer herabgesetzten Inflammation ohne Ausprgung einer Atemwegsberempfindlichkeit (AHR), reduzierten Zellzahlen in der bronchoalveolren Lavage (BAL) sowie verminderten Frequenzen humaner Zellen in den Lungen von Versuchstieren, die mit atopischen PBMCs supplementiert mit Birkenallergen und IL-4 rekonstituiert wurden. Die Allergenabhngigkeit des etablierten Modells wurde anhand von Experimenten untermauert, die verdeutlichten, dass ein Transfer von PBMCs nicht-allergischer Probanden trotz Zugabe des Allergens und humanem IL-4 keine Atemwegsinflammation auslste. Bei den humanen Zellen, die an Tag 24 nach Rekonstitution in den Musen detektiert werden konnten, handelte es sich hauptschlich um T-Zellen. Innerhalb dieser CD3+ T-Zellen konnten CD4+ und CD8+ T-Zellen differenziert werden. Depletionsexperimente, in denen nach Gewinnung der PBMCs aus dem Blut der Probanden verschiedene T-Zellsubpopulationen (CD3+, CD4+, CD8+) eliminiert wurden, fhrten zu dem Befund, dass die allergische Atemwegsentzndung in dem System von humanen CD4+ T-Zellen abhngig war. Nach der Etablierung des humanisierten Mausmodells der allergischen Atemwegsentzndung wurde das System zur Analyse des suppressionsfrdernden Potentials des HIV-1 - Hllproteins gp120 genutzt. Die Applikation von gp120 fhrte zu einer Reduktion der Atemwegsinflammation. Dies uerte sich in einer Aufhebung der AHR, verminderten Zellzahlen in der BAL sowie dem reduzierten Einstrom humaner T-Zellen in die Lungen der rekonstituierten Tiere. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die anti-inflammatorische Wirkung des gp120 strikt von der Anwesenheit regulatorischer T-Zellen (Tregs) innerhalb der fr die Humanisierung genutzten PBMCs abhngig war. Eine Depletion der Tregs vor Transfer in die Muse fhrte zum Verlust der anti-inflammatorischen Effekte des gp120. Diese Ergebnisse sprechen fr die Modulation regulatorischer T-Zellen als hoffnungsvolle Manahme in der Behandlung allergischer Erkrankungen. Die im Rahmen dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse erffnen innovative Anstze zur Analyse neuer Therapiestrategien in einem Testsystem, dass die Erforschung humaner Zellinteraktionen sowie die Wirkung potentieller Arzneistoffe auf humane Zellen unter in vivo Bedingungen erlaubt.
Resumo:
Die Prvalenz allergischer Erkrankungen ist in den letzten Jahrzehnten, insbesondere in den Industriestaaten, stetig angestiegen und schreitet weiterhin fort. Die einzige kausale Therapie, die eine Langzeitwirkung verspricht und der Entwicklung neuer Allergien bzw. dem Fortschreiten der Allergie vorbeugen kann, ist die spezifische Immuntherapie (SIT). Da bei der SIT mit natrlichen Allergenextrakten Nebenwirkungen auftreten knnen, ist es wichtig Alternativen fr diese zu finden. In der vorliegenden Arbeit wurden native Allergene mit modifizierten Allergenen hinsichtlich ihrer Allergenitt und Immunogenitt verglichen. Hierbei konnte gezeigt werden, dass Glutaraldehyd-modifizierte Allergoide im Vergleich zu nativen Allergenextrakten und Formaldehyd-Allergoiden eine verminderte Allergenitt besitzen, was sich z.B. durch den verminderten Release der Allergiemediatoren, den Leukotrienen, durch Basophile allergischer Spender zeigte. Gleichzeitig war allerdings die Fhigkeit Glutaraldehyd-Allergoid-behandelter dendritischer Zellen (DC) autologe CD4+ T-Zellen zu stimulieren stark reduziert. Verglichen mit den nativen Allergenextrakten und den Formaldehyd-Allergoiden waren die Zytokinproduktion und die T-Zellproliferation, fr letztere signifikant, vermindert. Damit bereinstimmend war die Aufnahme von Fluoreszenz-markierten Glutaraldehyd-Allergoiden in unreife DC reduziert. Daraus lsst sich schieen, dass die Modifizierung mit Glutaraldehyd, jedoch nicht mit Formaldehyd, zumindest bei den hier verwendeten Allergenprparaten, B-Zell-Epitope zerstrt und somit die Allergenitt herabgesetzt wurde. Allerdings war dabei gleichzeitig die Immunogenitt vermindert. Das verminderte Vorkommen der B-Zell-Epitope wre beim Einsatz der Allergoide von Vorteil, da damit eine verminderte IgE-Bindekapazitt einhergeht und unerwnschte Nebenwirkungen reduziert werden knnen. Jedoch sollte im gnstigsten Fall bei der Allergoidisierung die T-Zell-Stimulationsfhigkeit intakt bleiben, was bei den hier verwendeten Glutaraldehyd-modifizierten Allergoiden nicht der Fall war. rnMit Einzelallergenen aus Birken- und Grserpollen konnten keine vergleichbaren T-Zellantworten erzielt werden wie mit den Gesamtallergenextrakten. Auch hier waren Proliferation und Zytokinproduktion durch CD4+ T-Zellen nach Stimulation mit Einzelallergen-gepulsten DC bei Verwendung von Glutaraldehyd-modifizierten Allergoiden vermindert. rnEine adjuvante Wirkung von Aluminiumhydroxid (Alum) in vitro konnte in dieser Arbeit nicht eindeutig gezeigt werden. Zunchst konnte beobachtet werden, dass die eingesetzten Alum-adsorbierten Allergene und Allergoide eine toxische Wirkung auf DC hatten. Die Proliferation CD4+ T-Zellen konnte durch DC, die mit Alum-adsorbierten Allergenen behandelt wurden, nicht verstrkt werden, verglichen mit DC, die mit unadsorbiertem Allergen gepulst wurden. Es konnte lediglich eine erhhte Produktion des Th2 Zytokins IL-4 durch Alum induziert werden. Einen Adjuvanteffekt, der in Zusammenhang mit der Induktion des pro-inflammatorischen Zytokins IL-1 stehen soll, konnte mittels ELISA in den berstnden unreifer DC nicht nachgewiesen werden. Lediglich in Monozyten, die zustzlich mit dem TLR-Ligand LPS stimuliert wurden, war IL-1 in den berstnden detektierbar. Auf mRNA-Ebene konnte man einen leichten Effekt durch Alum hinsichtlich der IL-1 Expression erkennen. Nach zustzlicher Gabe verschiedener Alum-Prparationen zu unreifen DC, die mit Allergen oder LPS stimuliert wurden, exprimierten diese leicht verstrkt IL-1 verglichen mit DC, die kein Alum erhielten.
Resumo:
Dendritische Zellen (DCs) nehmen eine Schlsselrolle in unserem Immunsystem ein, indem DCs sowohl Immunitt, als auch Toleranz induzieren knnen. Im Falle der Immunitt sind DCs in der Lage die Differenzierung der verschiedenen T-Helferzellen, wie Th1-, Th2- und Th17-Zellen zu steuern und tragen so zu der Qualitt einer Immunantwort bei. Auf der anderen Seite knnen DCs in Gegenwart von TGF-, IDO und Retinsure die Differenzierung von regulatorischen T-Zellen induzieren und tragen somit zur Aufrechterhaltung der peripheren Toleranz bei. Insbesondere in den Darm-assoziierten lymphatischen Geweben (GALT) mssen DCs unverhltnismige Immunantworten gegen harmlose Antigene aus der Nahrung und kommensale Bakterien verhindern, whrend gegen Pathogene schtzende Immunantworten induziert werden mssen. Auf Grund dieser entgegengesetzten Funktionen der DCs wollten wir die molekularen Mechanismen der DCs untersuchen, die der Regulation von Immunitt und Toleranz zu Grunde liegen. Insbesondere der Wnt-Signalweg ist fr die Aufrechterhaltung der peripheren Toleranz im GALT von Bedeutung. Da die Casein Kinase 2 in diesem Signalweg entscheidend beteiligt ist, haben wir die CK2-Funktion konditionell, unter der Kontrolle des CD11c-Promotors, deletiert. Hierfr haben wir CD11c-cre Muse mit Musen verpaart, welche ein von loxP-Signalsequenzen flankiertes Ck2 Gen (CK2-fl/fl) tragen. Die konditionelle Deletion der CK2-Funktion in DCs, fhrte zu einer verstrkten Expression der kostimulatorischen Molekle (wie CD40, CD80, CD86) und der Zytokine IL-6 und IL-12 unter steady-state Bedingungen. Detaillierte Untersuchungen der T-Zellen in CD11c-cre x CK2-fl/fl Musen zeigte eine deutlich reduzierte naive T-Zellpopulation, einhergehend mit einer erhhten Th1- und Th17-Differenzierung. Speziell in den mesenterialen Lymphknoten konnte eine hhere Frequenz von T-bet+ und Rort+ CD4+ T-Zellen gefunden werden, welche groe Mengen der Zytokine IFN- und IL-17 nach ex vivo Stimulation produzierten. Weiterfhrende in vivo Versuche, hier wurde das Modell der oralen Toleranz gewhlt, zeigten das eine CK2-Deletion in DCs die Induktion einer oralen Toleranz verhindert. Unsere Daten zeigen eindeutig, dass die CK2 entscheidend in der Regulation der DC Homostase und der Aufrechterhaltung der peripheren Toleranz beteiligt ist.
Resumo:
Dendritische Zellen sind professionelle Antigenprsentierende Zellen und bernehmen sowohl in der Aktivierung naiver T-Zellen als auch in der Aufrechterhaltung peripherer Toleranz eine zentrale Funktion. Ruhende Dendritische Zellen im immunologischen Steady State induzieren antigenspezifisch Toleranz in autoreaktiven T-Zellen, welche bei der negativen Selektion im Thymus nicht eliminiert wurden und verhindern somit die Entstehung von Autoimmunitt. Mit Hilfe eines transgenen Maus Modells, welches die induzierbare Expression transgen kodierter CD8+ T-Zell-Epitope auf ruhenden Dendritischen Zellen erlaubt, konnten wir zeigen, dass die periphere Toleranz Induktion durch Dendritische Zellen in Abwesenheit von regulatorischen T-Zellen beeintrchtigt ist. Wir konnten verdeutlichen, dass fr die Suppression von steady-state Dendritischen Zellen die Erkennung von MHC Klasse II Moleklen auf Dendritischen Zellen durch den T-Zell-Rezeptor regulatorischer T-Zellen zwingend erforderlich ist. In Abwesenheit dieser suppressiven Interaktion hatten Dendritische Zellen einen aktivierten Phnotyp und lsten eine funktionale T-Zell-Antwort aus, anstatt periphere Toleranz zu induzieren. Als Folge dessen entwickelten Muse, in denen Dendritische Zellen nicht antigenspezifisch mit suppressiven CD4+ T-Zellen interagieren konnten, spontane Autoimmunitt, welche durch CD8+ T-Zellen mediiert wurde. Wir konnten weiterhin zeigen, dass der Verlust peripherer T-Zell Toleranz durch basale Level an Typ I Interferonen mediiert wird sowie durch CD40 Signale, welche von adaptiven Immunzellen geliefert werden.
Resumo:
Whrend der Schwangerschaft kommt es hufig zu einer spontanen Verbesserung von klinischen Symptomen der autoimmunen Hepatitis und anderen Th1-vermittelten Autoimmunerkrankungen. Die Grnde hierfr sind bis heute noch nicht vollstndig aufgeklrt. Eines der wichtigsten Hormone in der Schwangerschaft ist das humane Choriogonadotropin (hCG), welches schon in der frhen Schwangerschaft eine entscheidende Rolle spielt. Es sorgt fr die Stimulation des Corpus luteums, wodurch es zur Ausschttung von Progesteron kommt und somit die Einnistung der Blastozyte gewhrleistet und die Abstoung des Embryos verhindert wird. In dieser Arbeit wurden Effekt und Signalweg von hCG in primren murinen und humanen Hepatozyten sowie in Mausmodellen mit T-Zell-abhngigem Leberschaden untersucht. hCG fhrte sowohl bei akuten als auch bei chronischen Leberschden zu einer drastischen Senkung der Aspartat-Aminotransferase, einem Indikator fr Lebererkrankungen. Die Histologie der Leber hCG-behandelter Tiere wies auerdem signifikant weniger apoptotische Zellen und eine deutliche Reduktion infiltrierender CD4+ T-Zellen auf. Die Analyse des hCG-Signalweges zeigte, dass hCG die Langlebigkeitsproteine Foxo3a und Sirt1 reguliert. Die Aktivierung des PI3-Kinase/Akt-Signalweges durch hCG fhrte zu einem Transport des Transkriptionsfaktors Foxo3a aus dem Zellkern, wodurch die proapoptotischen Zielgene Bim und Puma nicht mehr transkribiert werden knnen. Eine zustzliche Hemmung von Foxo3a erfolgte durch die Aktivierung der Deacetylase Sirt1, indem diese phosphoryliert wird und in den Zellkern transloziert. In weiteren Untersuchungen wurde der immunsuppressive Effekt von hCG nher betrachtet. Dabei stellte sich heraus, dass hCG effektiv die proteolytische Aktivitt der Caspase-3 in Hepatozyten hemmt, wodurch die Ausschttung der biologisch aktiven Form von Interleukin-16, einem chemotaktischen Faktor fr CD4+ Zellen, herabgesetzt wird. Dadurch wird die Leber erfolgreich vor der Infiltration durch autoaggressive CD4+ Zellen geschtzt. IL-16 spielt bei vielen inflammatorischen Krankheiten eine Rolle, was auch in dieser Arbeit durch den Nachweis hoher IL-16-Konzentrationen in Seren von Patienten mit autoimmuner Hepatitis besttigt werden konnte. Die in dieser Studie beschriebene Wirkung von hCG und die Tatsache, dass hCG ein bereits bewhrtes und auf Nebenwirkungen getestetes Medikament bei Infertilitt ist, macht es zu einem idealen Kandidaten fr immunsuppressive Therapieanstze bei akuten und chronisch entzndlichen Lebererkrankungen.