Zur Rolle der Antigendosis in IgE-vermittelten Immunantworten und der allergischen Atemwegsentzündung

Die Verabreichung von hohen Antigendosen im Rahmen der allergenspezifischen Immuntherapie (SIT) resultiert in der Induktion einer allergenspezifischen Toleranz in sensibilisierten Patienten. Vorangegangene Studien der Klinischen Forschergruppe Allergie identifizierten CD4-CD8- doppelt-negative T-Zellen (dnTZ), welche nach wiederholter intraperitonealer Injektion von hohen Dosen (HD) des an das Adjuvans Aluminiumhydroxid adsorbierten Antigens Keyhole Limpet Hemocyanin in Mäusen induziert wurden, als potente Suppressorzellen für die IgE-Produktion. Mäuse, die hingegen mit niedrigen Dosen (LD) desselben Antigens behandelt wurden, entwickelten eine starke, persistierende IgE-Immunantwort. rnIm Fokus meiner Doktorarbeit stand die phänotypische Charakterisierung der dnTZ aus HD-Mäusen sowie die Aufklärung möglicher inhibitorischer Wirkmechanismen. In Erweiterung der bisherigen Arbeiten und in Anlehnung an die klinische Praxis bei der Durchführung der SIT habe ich bei meinen Untersuchungen die subkutane Injektion ohne Adjuvans als alternative Applikationsroute verwendet. In meinen Studien konnte ich durch die zusätzliche Verwendung des klinisch relevanten Allergens Ovalbumin die Allgemeingültigkeit des Konzepts der antigendosisabhängigen Regulation der IgE- Produktion durch dnTZ verifizieren. Die Vakzinierung mit hohen Antigendosen verhinderte die Ausbildung einer IgE-Produktion in antigenspezifischer Weise. HD- Mäuse wiesen in vitro eine geringere Aktivierung von TH2-Zellen als LD-Mäuse auf. Im Mausmodell der allergischen Atemwegsentzündung wiesen HD-Mäuse eine reduzierte Atemwegsreaktivität sowie eine geringere pulmonale TH2-Zytokin- produktion auf. rnIch konnte zudem tendenziell eine leicht erhöhte Anzahl von dnTZ in HD-Mäusen messen. Die in HD-Mäusen induzierten dnTZ habe ich durchflusszytometrisch charakterisiert, konnte jedoch keinen eindeutigen Marker für suppressive dnTZ identifizieren. In einem adoptiven Transferexperiment war eine T-Zellpopulation von HD-Mäusen aus der γδ-T-Zell-Rezeptor-tragende T-Zellen depletiert worden waren, ähnlich wie die Ausgangs-T-Zellpopulation in der Lage die IgE-Produktion in den Rezipienten zu inhibieren, was darauf schließen lässt, dass die untersuchten regulatorischen dnTZ einen αβ-T-Zell-Rezeptor exprimieren. rn

Induktion regulatorischer T-Zellen zur Inhibition allergenspezifischer Immunantworten im Mausmodell der Typ I-Allergie

Die Induktion regulatorischer T-Zellen (Treg) spielt im Zusammenhang mit der Kontrolle allergenspezifischer Reaktionen, insbesondere auch im Rahmen einer erfolgreichen Hyposensibilisierung mit hohen Allergendosen, eine zentrale Rolle. In der vorliegenden Arbeit wurden die Mechanismen der Rekrutierung allergenspezifischer Treg daher in einem Mausmodell untersucht, in dem analog zur spezifischen Immuntherapie (SIT) die repetitive Verabreichung von hohen Antigendosen einen IgE-spezifischen Suppressionsmechanismus aktiviert, während die Injektion niedriger Antigendosen eine potente IgE-Antwort induziert. Th1-Zellen sowie konventionelle CD4+CD25+ oder CD8+CD28- Treg konnten als Vermittlerpopulationen des suppressiven Effektes in hochdosig immunisierten Mäusen ausgeschlossen werden. Mittels Transferexperimenten wurden erstmals CD4-CD8- doppelt negative Treg als eine die IgE-Suppression vermittelnde Zellpopulation identifiziert. Desweiteren wurden DNA-Transferexperimente durchgeführt, mit dem Ziel, adaptive Treg zum Zwecke der Inhibition allergenspezifischer Immunreaktionen zu induzieren. Dazu wurden IL-10- bzw. TGF-ß-kodierende Plasmide (pCMV-IL-10, pCMV-TGF-ß) hergestellt und in Kombination mit einem Plasmid, welches das Modellallergen ß-Galaktosidase (ßGal) unter der Kontrolle des DC-spezifischen Fascin-Promotors (pFascin-ßGal) kodierte, Mäusen mit der Genpistole appliziert. Die Expression des Modellallergens in Verbindung mit der konstitutiven Produktion von immunsuppressiven Zytokinen sollte bei den mit den transfizierten DC interagierenden antigenspezifischen T-Zellen zu einer verstärkten Differenzierung von Treg führen. Die Experimente zeigten, dass die Koapplikation von IL-10-kodierenden Plasmiden eine Immunsuppression induziert, die sich in einer verminderten antigenspezifischen Antikörperproduktion, Zytokinproduktion und CTL-Induktion zeigt, die jedoch bei nachfolgender Sensibilisierung mit ßGal-Protein nicht aufrechterhalten werden kann. Dahingegen führte die Koapplikation von TGF-ß-kodierenden Plasmiden verbunden mit einer nachfolgenden Sensibilisierung zu einer leichten Inhibition der IgG1- und IgG2a-Produktion verglichen mit der Vakzinierung mit pFascin-ßGal allein. Dieser inhibitorische Effekt von pCMV-TGF-ß wurde interessanterweise nicht bereits nach der DNA-Immunisierung, sondern erst nach Sensibilisierung mit dem Protein beobachtet.

Étude fonctionnelle et génétique d'une population de lymphocytes T CD4-CD8- impliquée dans la résistance au diabète auto-immun chez la souris

Le diabète auto-immun résulte de la destruction des cellules bêta pancréatiques sécrétrices d’insuline par les lymphocytes T du système immunitaire. Il s’ensuit une déficience hormonale qui peut être comblée par des injections quotidiennes d’insuline d’origine exogène, toutefois il demeure à ce jour impossible de guérir les patients atteints de la maladie. De façon générale, un système immunitaire sain reconnaît une multitude d’antigènes différents et assure ainsi notre défense à l’égard de différents pathogènes ou encore de cellules tumorales. Il arrive cependant que, pour des raisons génétiques et/ou environnementales, les lymphocytes T puissent s’activer de façon aberrante suite à la reconnaissance d’antigènes provenant du soi. C’est ce bris de tolérance qui mène au développement de pathologies auto-immunes telles que le diabète auto-immun. Afin de limiter l’auto-immunité, des mécanismes de sélection stricts permettent d’éliminer la majorité des lymphocytes T présentant une forte affinité envers des antigènes du soi lors de leur développement dans le thymus. Certains de ces lymphocytes réussissent toutefois à échapper à l’apoptose et migrent en périphérie afin d’y circuler en quête d’un antigène spécifiquement reconnu. Il est alors primordial que des mécanismes périphériques assurent le maintien de la tolérance immunitaire en faisant obstacle à l’activation et à la prolifération des lymphocytes T auto-réactifs. L’une des avenues afin d’inhiber le développement de réponses immunitaires aberrantes est la génération de lymphocytes T régulateurs. Ces cellules, d’origine thymique ou périphérique, peuvent arborer différents phénotypes et agissent via de multiples mécanismes afin d’inactiver et/ou éliminer les cellules impliquées dans l’apparition de pathologies auto-immunes. L’utilisation de modèles murins transgéniques a permis la mise en évidence d’une population peu caractérisée de lymphocytes T au potentiel régulateur. En effet, la proportion de ces cellules T n’exprimant pas les corécepteurs CD4 et CD8 (double négatives, DN) a été inversement corrélée à la prédisposition à l’auto-immunité chez ces ii souris. L’objectif principal de cette thèse est de démontrer la fonction immuno-régulatrice des lymphocytes T DN, tout en investiguant les facteurs génétiques responsables du maintien de cette population cellulaire. Nous avons observé que les lymphocytes T DN exercent une activité cytotoxique à l’égard des lymphocytes B de façon spécifique à l’antigène, via la libération de granules cytolytiques contenant du granzyme B et de la perforine. Par ailleurs, nous avons établi qu’un unique transfert adoptif de ces cellules est suffisant afin d’inhiber le développement du diabète auto-immun chez des hôtes transgéniques prédisposés à la maladie. Le recours à des souris déficientes pour l’expression du gène CD47 a permis de constater que la voie de signalisation CD47-Sirp est essentielle dans le maintien de la proportion des lymphocytes T DN. De plus, le locus murin de prédisposition au diabète auto-immun Idd13, qui contient le gène Sirp, a été identifié pour son rôle dans la régulation de la proportion de ces cellules. Finalement, une analyse génétique a révélé que d’autres intervalles génétiques sont impliqués dans le contrôle de la population des lymphocytes T DN. Parmi ceux-ci, un locus situé en région proximale du chromosome 12 a été validé grâce à la création de souris congéniques. Grâce aux résultats présentés dans cette thèse, notre compréhension de la biologie ainsi que de la régulation des lymphocytes T DN est approfondie. Ces connaissances constituent un pas important vers la création de thérapies cellulaires novatrices permettant de prévenir et de guérir diverses pathologies auto-immunes.

Function of the immunoregulatory CD4-CD8- T cells in the context of autoimmune diabetes

La tolérance immunitaire dépend de la distinction entre le soi et le non soi par le système immunitaire. Un bris dans la tolérance immunitaire mène à l'auto-immunité, qui peut provoquer la destruction des organes, des glandes, des articulations ou du système nerveux central. Le diabète auto-immun, également connu sous le nom diabète juvénile et diabète de type 1, résulte d'une attaque auto-immune sur les cellules β pancréatiques sécrétrices d’insuline, localisées au niveau des îlots de Langerhans du pancréas. Bien que le diabète auto-immun soit traitable par une combinaison d’injections quotidiennes d’insuline d’origine exogène, de régime et d'exercices, beaucoup de complications chroniques peuvent se manifester chez les patients, y compris, mais non limitées à, la cécité, les maladies cardiovasculaires, l’insuffisance rénale et l'amputation. En raison des nombreuses complications liées au diabète auto-immun à long terme, la recherche continue afin de mieux comprendre tous les facteurs impliqués dans la progression de la maladie dans le but de développer de nouvelles thérapies qui empêcheront, renverseront et/ou traiteront cette maladie. Un rôle primordial dans la génération et l'entretien de la tolérance immunitaire a été attribué au nombre et à la fonction des sous-populations de cellules régulatrices. Une de ces populations est constituée de cellules T CD4-CD8- (double négatives, DN), qui ont été étudiées chez la souris et l'humain pour leur contribution à la tolérance périphérique, à la prévention des maladies et pour leur potentiel associé à la thérapie cellulaire. En effet, les cellules de T DN sont d'intérêt thérapeutique parce qu'elles montrent un potentiel immunorégulateur antigène-spécifique dans divers cadres expérimentaux, y compris la prévention du diabète auto-immun. D’ailleurs, en utilisant un système transgénique, nous avons démontré que les souris prédisposées au diabète auto-immun présentent peu de cellules T DN, et que ce phénotype contribue à la susceptibilité au diabète auto-immun. En outre, un transfert des cellules T DN est suffisant pour empêcher la progression vers le diabète chez les souris prédisposées au diabète auto-immun. Ces résultats suggèrent que les cellules T DN puissent présenter un intérêt thérapeutique pour les patients diabétiques. Cependant, nous devons d'abord valider ces résultats en utilisant un modèle non-transgénique, qui est plus physiologiquement comparable à l'humain. L'objectif principal de cette thèse est de définir la fonction immunorégulatrice des cellules T DN, ainsi que le potentiel thérapeutique de celles-ci dans la prévention du diabète auto-immun chez un modèle non-transgénique. Dans cette thèse, on démontre que les souris résistantes au diabète auto-immun présentent une proportion et nombre absolu plus élevés de cellules T DN non-transgéniques, lorsque comparées aux souris susceptibles. Cela confirme une association entre le faible nombre de cellules T DN et la susceptibilité à la maladie. On observe que les cellules T DN éliminent les cellules B activées in vitro par une voie dépendante de la voie perforine et granzyme, où la fonction des cellules T DN est équivalente entre les souris résistantes et prédisposées au diabète auto-immun. Ces résultats confirment que l'association au diabète auto-immun est due à une insuffisance en terme du nombre de cellules T DN, plutôt qu’à une déficience fonctionnelle. On démontre que les cellules T DN non-transgéniques éliminent des cellules B chargées avec des antigènes d'îlots, mais pas des cellules B chargées avec un antigène non reconnu, in vitro. Par ailleurs, on établit que le transfert des cellules T DN activées peut empêcher le développement du diabète auto-immun dans un modèle de souris non-transgénique. De plus, nous observons que les cellules T DN migrent aux îlots pancréatiques, et subissent une activation et une prolifération préférentielles au niveau des ganglions pancréatiques. D'ailleurs, le transfert des cellules T DN entraîne une diminution d'auto-anticorps spécifiques de l'insuline et de cellules B de centres germinatifs directement dans les îlots, ce qui corrèle avec les résultats décrits ci-dessus. Les résultats présentés dans cette thèse permettent de démontrer la fonction des cellules T DN in vitro et in vivo, ainsi que leur potentiel lié à la thérapie cellulaire pour le diabète auto-immun.

Caracterização da resposta imune celular pela expressão imunoistoquímica de CD4, CD8, CD28, CD152, CD56 e FOXP3 em carcinoma mamário de fêmeas caninas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Prolactin increases CD4/CD8 cell ratio in thymus-grafted congenitally athymic nude mice.

One distinctive effect on T-cell development was analyzed by selectively increasing serum prolactin (PRL) concentration in thymus-grafted congenitally athymic nude mice and by neutralizing PRL in suspension cultures of thymus from 1-day-old neonatal mice. Flow cytometric analysis of single-positive CD4+ and CD8+ cells derived from inguinal lymph nodes revealed a CD4/CD8 cell ratio of 2.2 +/- 0.18 (mean +/- SEM) in thymus-grafted nude mice that is similar to the ratio for immune-competent BALB/c mice (2.0 +/- 0.06). Addition of the pituitary to thymus-grafted nude mice significantly elevated serum PRL (P < 0.005) and increased the CD4/CD8 cell ratio (2.8 +/- 0.12; P < 0.005), demonstrating preferential stimulation of CD4+ cell development. T cells in nude mice receiving sham (submandibular salivary gland) or pituitary grafts alone were below detectable levels. Suspension cultures of neonatal thymus treated with anti-mouse PRL antiserum resulted in 20% and 30% decreases in double-positive CD4+8+ thymocytes and thymocyte viability, respectively. A 10-fold increase in double-negative CD4-8- thymocytes expressing the interleukin 2 receptor alpha chain, CD25, was also observed concurrently. Our findings illustrate an important way in which PRL may participate in two interrelated mechanisms: the regulation of peripheral single-positive cells and the maintenance of thymocyte viability during the double-positive stage of intrathymic differentiation.

Quantitative Trait Loci for CD4:CD8 Lymphocyte Ratio Are Associated with Risk of Type 1 Diabetes and HIV-1 Immune Control

Abnormal expansion or depletion of particular lymphocyte subsets is associated with clinical manifestations such as HIV progression to AIDS and autoimmune disease. We sought to identify genetic predictors of lymphocyte levels and reasoned that these may play a role in immune-related diseases. We tested 2.3 million variants for association with five lymphocyte subsets, measured in 2538 individuals from the general population, including CD4+ T cells, CD8+ T cells, CD56+ natural killer (NK) cells, and the derived measure CD4:CD8 ratio. We identified two regions of strong association. The first was located in the major histocompatibility complex (MHC), with multiple SNPs strongly associated with CD4:CD8 ratio (rs2524054, p = 2.1 × 10−28). The second region was centered within a cluster of genes from the Schlafen family and was associated with NK cell levels (rs1838149, p = 6.1 × 10−14). The MHC association with CD4:CD8 replicated convincingly (p = 1.4 × 10−9) in an independent panel of 988 individuals. Conditional analyses indicate that there are two major independent quantitative trait loci (QTL) in the MHC region that regulate CD4:CD8 ratio: one is located in the class I cluster and influences CD8 levels, whereas the second is located in the class II cluster and regulates CD4 levels. Jointly, both QTL explained 8% of the variance in CD4:CD8 ratio. The class I variants are also strongly associated with durable host control of HIV, and class II variants are associated with type-1 diabetes, suggesting that genetic variation at the MHC may predispose one to immune-related diseases partly through disregulation of T cell homeostasis.

Interferon-gamma- and glucocorticoid-mediated pathways synergize to enhance death of CD4(+) CD8(+) thymocytes during Salmonella enterica serovar Typhimurium infection

Thymic atrophy is known to occur during infections; however, there is limited understanding of its causes and of the cross-talk between different pathways. This study investigates mechanisms involved in thymic atrophy during a model of oral infection by Salmonella enterica serovar Typhimurium (S.typhimurium). Significant death of CD4+CD8+ thymocytes, but not of single-positive thymocytes or peripheral lymphocytes, is observed at later stages during infection with live, but not heat-killed, bacteria. The death of CD4+CD8+ thymocytes is Fas-independent as shown by infection studies with lpr mice. However, apoptosis occurs with lowering of mitochondrial potential and higher caspase-3 activity. The amounts of cortisol, a glucocorticoid, and interferon- (IFN-), an inflammatory cytokine, increase upon infection. To investigate the functional roles of these molecules, studies were performed using Ifn/ mice together with RU486, a glucocorticoid receptor antagonist. Treatment of C57BL/6 mice with RU486 does not affect colony-forming units (CFU), amounts of IFN- and mouse survival; however, there is partial rescue in thymocyte death. Upon infection, Ifn/ mice display higher CFU and lower survival but more surviving thymocytes are recovered. However, there is no difference in cortisol amounts in C57BL/6 and Ifn/ mice. Importantly, the number of CD4+CD8+ thymocytes is significantly higher in Ifn/ mice treated with RU486 along with lower caspase-3 activity and mitochondrial damage. Hence, endogenous glucocorticoid and IFN--mediated pathways are parallel but synergize in an additive manner to induce death of CD4+CD8+ thymocytes during S.typhimurium infection. The implications of this study for host responses during infection are discussed.

HBHA-specific CD4+, CD8+ and CD4+CD25+FOXP3+ T cells as biomarkers for protection and disease in human tuberculosis

info:eu-repo/semantics/nonPublished

Caractérisation des lymphocytes T CD4+CD8+ dans le contexte de la sclérose en plaques

Une petite population de lymphocytes T exprimant les deux corécepteurs CD4 et CD8 et appelée double positive (DP), a été détectée dans le sang périphérique de donneurs sains et de patients atteints de diverses pathologies dont la sclérose en plaques (SEP). Nous avons émis l’hypothèse qu’il s’agissait de lymphocytes T hautement activés pouvant contribuer à l’inflammation chronique présente dans la SEP. Nous avons comparé les cellules T DP obtenues du sang de donneurs sains et de patients atteints de la SEP et non traités. La fréquence des cellules DP était similaire chez les patients et les donneurs sains. La proportion de lymphocytes T DP qui exprimaient les chaines du récepteur de l’interleukine-15 (IL-15) était plus élevée que pour les autres populations lymphocytaires. Des mesures d’induction de la phosphorylation du STAT5 (signal transducer and activator of transcription) ont démontré que les cellules DP ont répondu à des doses plus faibles et pour de plus longues périodes à l’IL-15 comparativement aux autres lymphocytes T. Le pourcentage de lymphocytes T DP ayant la capacité de produire l’interféron-gamma et des enzymes lytiques était élevé chez les témoins sains mais ces niveaux étaient significativement réduits chez les patients atteints de la SEP. La caractérisation phénotypique de cellules DP a suggéré que ces cellules ont des propriétés similaires aux lymphocytes T activés. Bien qu’il ne s’agisse que d’une caractérisation partielle, il semble que les lymphocytes T DP perdent une partie de leurs propriétés chez les patients atteints de la SEP.

Estudo das alterações linfocitárias CD4/CD8 e carga viral em pacientes co-infectados HIV/Mycobacterium tuberculosis associadas a frequência de mutações na região Pol do HIV-1

Pós-graduação em Biociências e Biotecnologia Aplicadas à Farmácia - FCFAR

Monoclonal B-cell lymphocytosis (MBL), CD4(+)/CD8(weak) T-cell large granular lymphocytic leukemia (T-LGL leukemia) and monoclonal gammopathy of unknown significance (MGUS): molecular and flow cytometry characterization of three concomitant hematological disorders

The diagnosis of T-cell large granular lymphocytic leukemia in association with other B-cell disorders is uncommon but not unknown. However, the concomitant presence of three hematological diseases is extraordinarily rare. We report an 88-year-old male patient with three simultaneous clonal disorders, that is, CD4+/CD8(weak) T-cell large granular lymphocytic leukemia, monoclonal gammopathy of unknown significance and monoclonal B-cell lymphocytosis. The patient has only minimal complaints and has no anemia, neutropenia or thrombocytopenia. Lymphadenopathy and hepatosplenomegaly were not present. The three disorders were characterized by flow cytometry analysis, and the clonality of the T-cell large granular lymphocytic leukemia was confirmed by polymerase chain reaction. Interestingly, the patient has different B-cell clones, given that plasma cells of monoclonal gammopathy of unknown significance exhibited a kappa light-chain restriction population and, on the other hand, B-lymphocytes of monoclonal B-cell lymphocytosis exhibited a lambda light-chain restriction population. This finding does not support the antigen-driven hypothesis for the development of multi-compartment diseases, but suggests that T-cell large granular lymphocytic expansion might represent a direct antitumor immunological response to both B-cell and plasma-cell aberrant populations, as part of the immune surveillance against malignant neoplasms.

A major quantitative trait locus for CD4-CD8 ratio is located on chromosome 11

CD4-CD8 ratio is an important diagnostic measure of immune system functioning. In particular, CD4-CD8 ratio predicts the time taken for progression of HIV infection to acquired immune deficiency syndrome (AIDS) and the long-term survival of AIDS patients. To map genes that regulate differences between healthy individuals in CD4-CD8 ratio, we typed 757 highly polymorphic microsatellite markers at an average spacing of similar to5 cM across the genome in 405 pairs of dizygotic twins at ages 12, 14 and 16. We used multipoint variance components linkage analysis to test for linkage between marker loci and CD4-CD8 ratio at each age. We found suggestive evidence of linkage on chromosome 11p in 12-year-old twins (LOD=2.55, P=0.00031) and even stronger evidence of linkage in the same region at age 14 (LOD 3.51, P=0.00003). Possible candidate genes include CD5 and CD6, which encode cell membrane proteins involved in the positive selection of thymocytes. We also found suggestive evidence of linkage at other areas of the genome including regions on chromosomes 1, 3, 4, 5, 6, 12, 13, 15, 17 and 22.