Podcasts about cd4 t zellen

Die Marek’sche Erkrankung (MD) ist weltweit eines der bedeutendsten Probleme in der Geflügelindustrie und verantwortlich für erhebliche wirtschaftliche Schäden. Die MD wird durch ein lymphotropes und strikt zell-assoziiertes α-Herpesvirus (MDV) verursacht, das immunsuppressiv wirkt und regelmäßig T Zelltumore induziert. B- und T-Zellen sind die primären Zielzellen des MDV in vivo. In B-Zellen kommt es zu einer lytischen Infektion und zum massiven Untergang der infizierten Zellen. Dagegen wird eine latente Infektion primär in CD4+ αβTCR+ T-Zellen beobachtet, welche nach Reaktivierung des Virus auch transformieren und Lymphome bilden können. Bis heute basieren alle Untersuchungen zur MD Pathogenese entweder auf in vivo Versuchen oder aber auf Zellkultursystemen, die mit Fibroblasten oder Nierenzellen arbeiten. Ein in vitro Infektionssystem für B- und T-Zellen, den primären Zielzellen des Virus, konnte bis heute nicht etabliert werden. Ursächlich hierfür war das Fehlen geeigneter Zellkultursysteme für diese Zellen, die ex vivo nur eine sehr kurze Überlebenszeit und einen schnellen apoptotischen Zelltod zeigen. Fortschritte in der aviären Immunologie haben zur Charakterisierung zahlreicher Zytokinen und Wachstumsfaktoren geführt, die B- und T-Zellen in vitro aktivieren, zur Proliferation anregen und erhöhte Überlebensraten induzieren. Diese Zytokine wurden in der vorliegenden Arbeit genutzt, um neue Kultursysteme für Hühner-Lymphozyten zu etablieren, mit deren Hilfe in vitro MDV Infektionsmodelle für B- und T Zellen aufgebaut werden konnten. Die erfolgreiche Infektion der Zellen wurde mit Hilfe genetisch modifizierten MDV-Reporterviren (MDV RB-1B UL47GFP und RB-1B MeqGFP-UL47RFP) nachgewiesen. Die aus der Milz, dem Blut und der Bursa Fabricii isolierten B-Zellen wurden mit löslichem chCD40L stimuliert und mit MDV RB-1B UL47GFP infizierten Fibroblasten co-kultiviert. Zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Infektion konnten infizierte B-Zellen durch die Expression von UL47GFP durchflusszytometrisch identifiziert werden. Die Infektion wurde zusätzlich durch die zytoplasmatische Färbung der MDV-Proteine ICP4 und gB bestätigt. Der Anteil infizierter Bursa-B-Lymphozyten stieg von 2,5% am ersten Tag nach der Infektion (p.i.) bis auf ca. 15% an Tag 4 p.i. Vergleichbare Werte wurden auch für B-Zellkulturen aus der Milz und dem Blut gefunden. Die durchflusszytometrische Charakterisierung der infizierten Zellpopulation erfolgte mit Hilfe zahlreicher Hühner-spezifischer monoklonaler Antikörper. Infizierte B-Zellen sind chBu1+ und zeigen einen distinkten Phänotyp sowie eine intermediäre Zellgröße. Für die weitere Charakterisierung wurden infizierte und nicht infizierte Bursa-B-Zellen durchflusszytometrisch sortiert (> 95% Reinheit) und Mikroarray basierten Genexpressionsanalysen unterzogen. Auch T-Zellen aus der Milz, dem Blut und dem Thymus konnten nach αVβ1-TCR (TCR-2) Stimulation auf dieselbe Weise mit RB-1B MeqGFP-UL47RFP infiziert werden. Der Hauptteil der infizierten T-Zellen zeigte einen CD4+ αVβ1-TCR+ Phänotyp, allerdings fanden sich auch einige infizierte CD8+ T-Zellen. Durch die alleinige Expression von MeqGFP oder die gleichzeitige Expression von UL47RFP und MeqGFP konnten die infizierten Thymozyten in eine latent und eine zytolytisch infizierte Population unterteilt werden. Während die zytolytisch infizierte Population primär aus B-Zellen und CD8+ T-Zellen bestand, waren die latent infizierten T-Zellen zum Großteil CD4+ T Zellen. Erstmals gelang es in dieser Arbeit die Übertragung des Virus von der B-Zelle auf die T Zellen durch Co-Kultivierung mit durchflusszytometrisch sortierten infizierten B Zellen direkt nachzuweisen. Darüber hinaus konnten aus Langzeitkulturen infizierter Thymozyten vier lymphoblastoide Zelllinien (JS1 –JS4) isoliert werden. Alle vier Linien zeigten ein homogenes, lymphoblastoides Erscheinungsbild und waren CD4+, αVβ1-TCR+, MHC I+ und MHC II+. Dieser Phänotyp entspricht exakt dem von in vivo transformierten T Zelllymphomen. Das in dieser Arbeit etablierte Infektionssystem ist das erste Kultursystem, mit dem eine reproduzierbare und effiziente MDV Infektion von Lymphozyten in vitro erreicht wird. Es spiegelt die verschiedenen Phasen des natürlichen Infektionszyklus wider. Damit eröffnet sich erstmals ein Weg, die Interaktion von B-Zellen und Virus, bzw. T-Zellen und Virus detailliert und zu definierten Zeitpunkten zu analysieren. Hervorzuheben ist, dass die hier beschriebenen Methoden nicht nur verbesserte Untersuchungsmöglichkeiten bieten, sondern auch dazu beitragen können, die Zahl der bisher notwendigen Tierversuche in der MDV-Forschung deutlich zu reduzieren.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einen Beitrag zur Charakterisierung des Immunsystems von Patienten mit Schizophrenie zu leisten. In einer Fall-Kontroll-Studie wurden unbehandelte Patienten während der akuten Exazerbation einer Schizophrenie (n = 39) und im Verlauf (n = 25) untersucht. Als Kontrollgruppe dienten 39 freiwillige Probanden. Klinisch wurde die Psychopathologie mittels Perceived Stress und Positiv- und Negativ-Syndrom Skala erhoben. Parameter zu Charakterisierung des Immunsystems waren allgemeine zelluläre Immunantwort (Lymphozyten, Aktivierte und Naive/ Gedächtnis-T-Zellen, Monozyten), virusspezifische Immunantwort (EBV-/ CMV-spezifische T-Zellen, anti-EBNA/ -CMV IgG), Virusinfektion (EBV-/ CMV-DNA) und neuroendokrine Stressantwort (Cortisol). Der subjektive Stress korrelierte mit der Erkrankungsschwere (PSS x PANSS, r = 0.46, p = 0.02, n = 25). Eine Erhöhung der Granulozyten, Rauchen und subjektiver Stress erklärten die Variablilität in den Leukozyten besser als die Unterscheidung Patient oder Kontrolle (F(4,51) = 11.2, p = 0,00001). In der Patientengruppe waren CD4+ T-Zellen und B-Zellen proportional erhöht (48.1 (10.0) vs. 46.5 (10.9) %, p = 0.04; resp. 13.9 (5.1) vs. 11.8 (4.1) %, p = 0.01), zytotoxische Lymphozyten erniedrigt (CD8+ T-Zellen: 21 (6.0) vs. 25 (6.1) %, p = 0.005; NK-Zellen: 10.2 (4.8) vs. 12.4 (7.3) %, p = 0.04); Kein Unterschied konnte bzgl. der virusspezifischen T-Zell-Antwort und Infektionsrate von CMV und EBV zwischen den Gruppen festgestellt werden. In der Patientengruppe fand sich eine Assoziation zwischen Positivsymptomatik und CD3+CD25+ T-Zellen (F(1,25) = 5.95, p = 0.005) sowie depressiver Symptomatik mit CMV-Seropositivität (F(1,24) = 25.15, p = 0.0004). Die Ergebnisse dieser Arbeit haben im wesentlichen drei Implikationen für die Psychoneuroimmunologie der Schizophrenie: (1.) krankheits-assoziierter Stress trägt zu einem proinflammatorischen zellulären Immunstatus bei, (2.) eine weitere Charakterisierung der CD3+CD25+ T-Zellen könnte zur Aufklärung einer autoimmunen Prädisposition bei paranoider Schizophrenie beitragen, (3.) der Zusammenhang zwischen Seropositivität für CMV und depressiver Symptomatik weist auf eine depressive Untergruppe mit erhöhter Suszeptibilität und/oder Exposition hin.

Aus zahlreichen humanmedizinischen Studien ist bekannt, dass eine Anästhesie und ein chirurgischer Eingriff zur Beeinträchtigung des Immunsystems mit Komplikationen wie Wundheilungsstörungen, schweren Allgemeininfektionen oder gar zum Tod des Patienten führen können. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurde untersucht, inwiefern zwei unterschiedliche Anästhesieverfahren einerseits alleine durch eine direkte Anästhetikaeinwirkung (Gruppen ohne chirurgischen Eingriff) und andererseits in Kombination mit einem chirurgischen Eingriff (Gruppen mit einer Nabelexstirpation) ausgewählte Immunzellkonzentrationen bei Kälbern beeinflussen. Verglichen wurde eine reine Inhalationsanästhesie mit Isofluran (INH) mit einer kombinierten Anästhesie mit einer Xylazin-Ketamin-Einleitung und Aufrechterhaltung mit Isofluran (KOM). Insgesamt wurden 24 Anästhesien durchgeführt, jeweils sechs in den Gruppen mit (INHc, KOMc) und ohne chirurgischen Eingriff (INHo, KOMo). Die Zuordnung zu einer Anästhesieform wurde per Losverfahren entschieden. Die Anästhesien wurden an insgesamt 20 Kälbern der Rasse Deutsches Fleckvieh durchgeführt. Es handelte sich um 16 männliche und 4 weibliche Tiere, mit einem durchschnittlichen Gewicht von 81,0 ± 19,6 kg. Im Schnitt waren die Kälber 51,9 ± 22,8 Tage alt. 24 Stunden vor der OP/Anästhesie erhielten alle Kälber Meloxicam (0,5 mg/kg KGW s.c.) und zusätzlich ab diesem Zeitpunkt für fünf Tage das Antiinfektivum Cefquinomsulfat (1 mg/kg KGW s.c.) verabreicht. Einen Tag vor der Anästhesie, am Morgen vor der Anästhesie (OP-Tag), sowie ein, drei und acht Tage postoperativ wurde den Kälbern eine Blutprobe entnommen, daraus die Gesamtleukozytenzahl (WBC), der Absolutwert und die Prozentwerte der Granulozyten bestimmt und die Leukozyten isoliert. Die Lymphozytensubpopulationen CD4+ und CD8+ T-Zellen sowie die Monozyten wurden mit fluoreszenzmarkierten Antikörpern markiert und im Durchflusszytometer gemessen. Bei den Leukozytenkonzentrationen war ein Anstieg der Konzentrationen bei INHc auffällig, wohingegen es bei INHo zum Absinken der Konzentrationen kam. Diese Unterschiede waren bereits am Morgen des OP-Tages vor der Anästhesie und dann am dritten postoperativen Tag statistisch signifkant. In den beiden chirurgisch versorgten Gruppen lagen die Leukozytenkonzentrationen acht Tage postoperativ über den Ausgangswerten, wohingegen sie bei den Kontrollgruppen unterhalb der Ausgangskonzentrationen blieben, jedoch ohne statistisch signifikante Unterschiede. INHo wies auch bei den Lymphozyten geringere Konzentrationen als in den anderen drei Gruppen auf. Es kam aber bei der Untersuchung der Lymphozytenkonzentrationen zwischen den Gruppen zu keinen statistisch signifikanten Unterschieden. Der Vergleich der CD4+ T-Zellkonzentrationen lieferte sowohl beim Vergleich INHc und KOMc als auch bei Untersuchung von INHo und KOMo einen Tag postoperativ statistisch signifikante Unterschiede mit deutlich geringeren Werten bei Einsatz einer reinen Inhalationsanästhesie. Bei den beiden OP-Gruppen war dieser signifikante Unterschied auch am achten postoperativen Tag feststellbar und zeigte sich auch bei den CD8+ T-Zellkonzentrationen. Zwischen den beiden Kontrollgruppen bestand bereits am Morgen des OP-Tages vor der Anästhesie ein statistisch signifikanter Unterschied bei den CD4+ T-Zellen. Ein ähnliches Bild zeigte sich im Vergleich der beiden OP-Gruppen bei den CD8+ T-Zellen. Bei den CD8+ T-Zellen kam es auch am achten postoperativen Tag bei INHc und KOMc zu einem statistisch signifikanten Unterschied. Auch der Vergleich des Verlaufs der CD4+ T-Zellkonzentrationen über alle Probenzeitpunkte hinweg erbrachte einen signifikanten Unterschied zwischen Inhalationsanästhesie und kombinierter Anästhesie mit deutlich höheren Konzentrationen nach einer kombinierten Anästhesie. Zu berücksichtigen ist jedoch, dass die beiden Gruppen mit einer Isoflurananästhesie bereits am ersten Probentag vor jeglicher Manipulation geringere Werte aufwiesen als die Gruppen mit einer kombinierten Anästhesie. Die Monozyten zeigten Anstiege der Konzentrationen bei INHc und KOMc sowie bei KOMo. Bei INHo hingegen kam es zum stetigen Absinken der Konzentrationen. Hier ergab sich an allen postoperativen Probentagen ein signifikanter Unterschied zu KOMo und am dritten postoperativen Tag auch im Vergleich zur INHc-Gruppe. Bei den neutrophilen Granulozyten kam es ab dem OP-/Narkose-Tag in der INHc-Gruppe zum Anstieg der Konzentrationen. In den anderen drei Gruppen hingegen verhielten sie sich genau umgekehrt und sanken ab. Daraus ergaben sich innerhalb der Inhalationsgruppe am OP-Tag, sowie am ersten und dritten postoperativen Tag und beim Vergleich der chirurgisch versorgten Gruppen am dritten postoperativen Tag statistisch signifikante Unterschiede. Hinsichtlich des Einflusses der Anästhetika auf die Immunzellen (Leukozyten, Lymphozyten, CD4+ T-Zellen, CD8+ T-Zellen, Monozyten) nehmen wir an, dass unsere Ergebnisse dafür sprechen, dass Isofluran alleine einen direkten hemmenden Effekt auf die Immunzellen besitzt, wohingegen es unter einem chirurgischen Eingriff zu einer Aktivierung der Immunabwehr und Aufhebung der negativen Isofluranwirkung kommt. Ketamin scheint einen, mitunter erst verspätet eintretenden, indirekt aktivierenden Effekt auf die Immunzellen zu haben, indem es zu einem Kortisolanstieg führt, der wiederum, nach anfänglicher Suppression, ca. 24 Stunden später eine Immunsystemaktivierung nach sich zieht. Lediglich auf die Neutrophilenchemotaxis wird Ketamin eine negative Wirkung zugeschrieben und erklärt möglicherweise das Absinken der Granulozytenkonzentrationen bei KOMc und KOMo. Aufgrund des Ergebnisses, dass nur wenige signifikante Unterschiede in den OP-Gruppen INHc und KOMc gefunden wurden, sowie der Tatsache, dass wir keine postoperativen Komplikationen in Form von Wundheilungsstörungen beobachteten, gehen wir davon aus, dass die beiden getesteten Anästhesieverfahren das Immunsystem von Kälbern bei einer Nabelbruchoperation nicht in klinisch relevanter Weise nachteilig beeinflussen.

Im Mittelpunkt der Arbeit stehen die Auswirkungen des Prostanoids Prostaglandin E2 (PGE2) auf die Fähigkeit von Monozyten-abgeleiteten dendritischen Zellen (MoDC) zur Antigenpräsentation auf MHC-I- und MHC II Molekülen. Die Kreuzpräsentation von exogenem Antigen auf MHC I Molekülen ist eine entscheidende Fähigkeit der dendritischen Zellen (DC), die es ihnen ermöglicht zytotoxische T-Zellen zu aktivieren. PGE2 wird in Aktivierungsprotokollen als „Goldstandard“ in Kombination mit Zytokinen, wie TNF-α, IL-1β und IL 6, als Reifestimulus für DC in klinischen DC-basierten Tumorvakzinierungsstudien verwendet. Bisher wurde über den Effekt von PGE2 auf die Antigenpräsentation von Tumorantigen in Proteinform nicht berichtet. In dieser Arbeit wurde die Auswirkung von PGE2 und spezifischen EP Rezeptoragonisten auf verschiedene Funktionen von MoDC, die für die Antigenpräsentation auf MHC-I- und MHC-II-Molekülen relevant sind, untersucht. Zuerst wurde die Auswirkung von PGE2 und den EP Rezeptoragonisten auf die Ausreifung der MoDC untersucht. Hierbei wurde ersichtlich, dass MoDC nach Inkubation mit PGE2, vermittelt über EP2/4 Rezeptoren, die Aktivierungsmarker HLA A, HLA-B und HLA-C3, HLA-DR, CD83 und CD86 hochregulieren. Als nächstes wurde der Einfluss von PGE2 auf die Antigenaufnahmefähigkeit der MoDC untersucht. Hierbei wurde die Phagozytosefähigkeit anhand von Zelllysat und apoptotischen Tumorzellen und die Makropinozytosefähigkeit anhand von Dextran Partikeln analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass weder PGE2 noch spezifische EP Rezeptoragonisten die Antigenaufnahme signifikant beeinflussten. Durch Präsentation von Antigen auf MHC-II-Molekülen sind DC in der Lage, tumorspezifische CD4+ T-Zellen zu aktivieren. Die MHC-II Präsentationsfähigkeit der MoDC unter dem Einfluss von PGE2 wurde mit NY-ESO-1157-170 Peptid, NY-ESO-1 Protein sowie mit NY ESO 1-transfiziertem CHO Zelllysat als Antigenquellen untersucht. PGE2 wurde zu den MoDC entweder 24 h vor (Präinkubation) oder zur gleichen Zeit wie das Antigen (Simultaninkubation) hinzugefügt. Die Versuche ergaben, dass die MHC-II-Antigenpräsentation der MoDC durch PGE2 nicht signifikant beeinflusst wird. Die Auswirkung von PGE2 auf die Kreuzpräsentationsfähigkeit der MoDC wurde mit einer Formulierung aus NY-ESO-1 Protein und dem ISCOMATRIX® adjuvant (NY ESO-1/IMX) und einem Immunkomplex bestehend aus NY-ESO-1 Protein und dem Antikörper anti NY ESO-1 mAk (Klon ES121; NY-ESO-1/IC) untersucht. Hierbei konnte gezeigt werden, dass sowohl die Kreuzpräsentation von NY-ESO-1/IMX als auch von NY ESO 1/IC durch PGE2 dosisabhängig signifikant gehemmt wurde. Dieser Effekt wird, ähnlich wie die Zell-Reifung, über die EP2/4-Rezeptoren vermittelt. Zusammenfassend erlauben die Ergebnisse den Schluss, dass PGE2 über einen EP2/4-Rezeptor-vermittelten Mechanismus die Kreuzpräsentationsfähigkeit der MoDC inhibiert, ohne jedoch die Antigenaufnahme oder die MHC-II Präsentation signifikant zu beeinflussen. Eine klinische Relevanz der Ergebnisse besteht bei der Verwendung von DC für therapeutische Tumorvakzinierungen zur Induktion einer gegen Malignome gerichteten Immunantwort. Die Benutzung von PGE2 als Reifestimulus für MoDC, die mit Protein-Antigenen gepulst werden, birgt das Risiko, die Induktion von tumorantigenspezifischen CD8+ T-Zellen negativ zu beeinflussen.

Die direkte Rekrutierung von Effektor-Leukozyten aus dem peripheren Blut in interstitielle Gewebe wird in Teilen von chemotaktischen Zytokinen (Chemokinen) und ihren Rezeptoren kontrolliert. Diesen Schritt zu blockieren stellt ein wichtiges Instrument der Kontrolle einer Entzündungsreaktion dar. Das proinflammatorische Chemokin CCL5/RANTES ist ein chemotaktisches Agens das über die CCR1-, CCR3- und CCR5-Rezeptoren von „Gedächtnis“-CD4+ T-Zellen, Monozyten und Eosinophile wirkt. Es wird von vielen Gewebetypen im Laufe einer Entzündungsreaktion produziert. Die CCR1- und CCR5-Aktivierung konnte als wichtiger Faktor für die Entstehung von akuten Abstoßungsreaktionen mittels in-vitro und in-vivo Experimenten identifiziert werden. Durch metRANTES, dem um ein Methionin verlängerten CCL5-Protein welches einen potenten CCR1 und CCR5 Rezeptor-Antagonisten darstellt, konnte eine Abstoßungsreaktion effektiv reduziert und in Kombination mit anderen Substanzen fast völlig unterdrückt werden. Weitere Modifizierungen am metRANTES-Protein verändern die für CCL5 charakteristische Multimerisierung und seine GAG-Bindungskapazität. Das „protein engineering“ genannte Verbinden eines Proteins mit einem GPI-Anker bietet die Möglichkeit, durch Reintegration in die Oberflächenmembranen unterschiedlicher Gewebe, Proteine an definierte Lokalisationen zu bringen. Dort können sie, dank der Fähigkeit, sich in die Membranen anderer Zellen wieder einzufügen und die ursprüngliche Funktion wieder anzunehmen (Premkumar, Fukuoka et al. 2001; Djafarzadeh, Mojaat et al. 2004), längere Zeit als soluble Chemokine verbleiben. In dieser Arbeit wurden unterschiedliche CCL5-Analoga, sowie ein virales Chemokin-Analogon, um eine GPI-kodierende Sequenz erweitert und in einen Expressionsvektor subkloniert. Mittels Transformation wurden sie in Chinese Hamster Ovarial-Zellen (CHO-Zellen) exprimiert. Ihre Expression an der Zelloberfläche konnte dank der FACS-Analyse ermittelt werden und in einem gleichen Schritt wurde die Fähigkeit verschiedener anti-RANTES Antikörper, an die N-terminal veränderten Proteine zu binden, analysiert. Diese membranverankerten Proteine wurden in höchstmöglicher Konzentration aus der Einheitsmembran extrahiert und in einem weiteren Schritt durch unterschiedliche Chromatographieverfahren isoliert. Dabei wurde die Heparin-Chromatographie gefolgt von einer Size-exclusion Chromatographie als Methode mit der besten Reinheit und Ausbeute identifiziert. Zuletzt wurden die gereinigten, GPI-verbundenen CCL5-Analoga mit „einfachen“ CHO-Zellen, sowie humanen mikrovaskulären Endothelzellen inkubiert und ihre Reintegration an der Zelloberfläche bewiesen. Die in dieser Arbeit hergestellten GPI-gebundenen RANTES-Antagonisten eröffnen die Möglichkeit, in weiteren in-vitro, sowie in-vivo Versuchen, die biologische Aktivität dieses Chemokins gezielt zu blockieren oder (in einem analogen Verfahren) zu verstärken. Dadurch kann die Bedeutung des RANTES-Proteins in der Transplantatabstoßung, sowie in weiteren Entzündungsreaktionen herausgearbeitet werden. Durch Perfusion des Organs vor der Transplantation mit dem GPI-verbudenen Chemokin-basierenden Antagonisten, erhofft man sich die Integration des GPI-Ankers in die mikrovaskuläre Endothelialzellmembran und somit die Präsentation des Antagonisten für die zirkulierenden Leukozyten. Ein solches Vorgehen könnte dem Gefäßsystem während der kritischen ersten Tage nach der Transplantation Schutz bieten und somit signifikant die akute vaskuläre Verletzung, die mit einer Verschlechterung der Überlebensprognose verbunden ist, vermindern (Notohamiprodjo, Djafarzadeh et al. 2005).

Die protektive Wirkung von Immunsuppressiva auf den hepatischen I/R-Schaden deutet darauf hin, dass T-Zellen bei diesem alloantigen-unabhängigen Ereignis eine Rolle spielen. Die Mechanismen der Aktivierung bzw. der mikrovaskulären Rekrutierung von CD4+ T-Zellen bei alloantigen-unabhängiger I/R der Leber sind jedoch weitgehend ungeklärt. Ziele der vorliegenden Arbeit waren daher (1) die Rekrutierung von T-Zell-Subopulationen in den postischämischen hepatischen Mikrogefäßen in vivo zu untersuchen, (2) die Mechanismen einer Interaktion von CD4+ T-Zellen und Thrombozyten während hepatischer I/R zu analysieren, (3) die Rolle von CD4+ T-Zellen an der Ausbildung des hepatischen I/R-Schadens zu beurteilen, (4) zu untersuchen, ob die postischämische Rekrutierung von CD4+ T-Zellen MHC Klasse II-abhängig stattfindet und (5) zu analysieren, ob CD4+ T-Zellen während hepatischer I/R mit Kupffer-Zellen interagieren. In der vorliegenden Studie konnte erstmals in vivo der Typ, die mikrovaskuläre Lokalisation und die Kinetik der Lymphozyten-Endothelzell-Interaktion während hepatischer I/R intravitalmikroskopisch charakterisiert werden. So konnte gezeigt werden, dass insbesondere CD4+ T-Zellen, und nicht CD8+ T-Zellen, während I/R in der hepatischen Mikrozirkulation akkumulieren. Diese Akkumulation tritt hauptsächlich in den Sinusoiden auf, nur zu einem geringeren Teil in den postsinusoidalen Venolen. Bereits nach 30-minütiger Reperfusion ist gegenüber der schein-operierten Gruppe eine signifikante Zunahme der Anzahl akkumulierter CD4+ T-Zellen in den Mikrogefäßen der Leber zu beobachten, die Anzahl emigrierter CD4+ T-Zellen nimmt im Verlauf der Reperfusionszeit signifikant zu. Im Rahmen der Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass CD4+ T-Zellen an der Ausbildung des hepatischen I/R-Schadens beteiligt sind. Über CD40L- und CD28-abhängige Signalwege ist die postischämische Akkumulation von Thrombozyten und Leukozyten in der hepatischen Mikrozirkulation von CD4+ T-Zellen abhängig. Darüber hinaus wird die Ausbildung des mikrovaskulären Schadens, gemessen anhand des sinusoidalen Perfusionsdefizites, sowie die Ausbildung des hepatozellulären Schadens, gemessen anhand der hepatischen Transaminasen, CD40L- und CD28-abhängig über CD4+ T-Zellen mediiert. Mittels simultaner Visualisierung zweier Zellpopulationen in vivo konnte in dieser Dissertations¬schrift erstmals nachgewiesen werden, dass CD4+ T-Zellen und Thrombozyten während hepatischer I/R kolokalisieren. Unter Verwendung P-Selektin- und CD40L-defizienter Mäuse konnte in vivo nachgewiesen werden, dass eine feste Adhärenz zwischen Thrombozyten und CD4+ T-Zellen über P-Selektin und PSGL-1 vermittelt wird, während die kostimulatorischen Moleküle CD40 und CD40L eine reziproke Aktivierung unter Thrombozyten und CD4+ T-Zellen bedingen. In einem weiteren Abschnitt dieser Studie konnte unter Verwendung von blockierenden Antikörpern schließlich erstmals in vivo gezeigt werden, dass die im Rahmen der hepatischen I/R stattfindende Aktivierung von CD4+ T-Zellen MHC-Klasse II-unabhängig abläuft. Schließlich wurde in einem weiteren Abschnitt dieser Dissertationsschrift erstmals in vivo nachgewiesen, dass eine reziproke Aktivierung von Kupffer-Zellen und CD4+ T-Zellen während hepatischer I/R vorliegt. Die Anzahl postischämisch akkumulierter CD4+ T-Zellen ist nicht nur nach vollständiger Depletion von Kupffer-Zellen, sondern auch nach selektiver Unterbindung der Signalwege über TNF-α und IL-6 sowie des Abfangens freier Sauerstoffradikaler signifikant vermindert. Vice versa konnte hier Anhand der Untersuchung der Phagozytoseaktivität von Kupffer Zellen mittels Latex-Beads gezeigt werden, dass CD4+ T-Zellen die Aktivität von Kupffer-Zellen beeinflussen. Weitergehende Untersuchungen zur reziproken Aktivierung von Kupffer-Zellen und CD4+ T-Zellen konnten unter Verwendung von Durchflusszytometrie zeigen, dass proinflammatorische Mediatoren wie TNF-α und IL-6, vornehmlich freigesetzt durch Kupffer-Zellen während hepatischer I/R, nicht nur direkt aktivierend auf CD4+ T-Zellen wirken, sondern auch sinusoidale Endothelzellen aktivieren können. Eine Aktivierung der sinusoidalen Endothelzellen mit entsprechender Alteration der Expression von Adhäsionsmolekülen, wie z.B. ICAM-1, VCAM-1 und VAP-1 stellt wiederum einen pathophysiologischen Mechanismus dar, der mit einer konsekutiven Verstärkung der Akkumulation von CD4+ T-Zellen nach I/R verbunden ist. Zusammenfassend weisen diese in vivo Daten darauf hin, dass hepatische I/R die Akkumulation und Emigration von CD4+ T-Zellen, jedoch nicht von CD8+ T-Zellen induziert. Adhärente CD4+ T-Zellen sind in Sinusoiden mit Thrombozyten kolokalisiert; dies lässt eine gegenseitige Aktivierung beider Zelltypen durch direkten Zellkontakt oder über die Aktivierung des Endothels vermuten. Eine CD4 T-Zell-Defizienz geht mit einer Verminderung der postischämischen Thrombozytenakkumulation und mit einer Reduktion des mikrovaskulären I/R-Schadens einher. Die postischämische Rekrutierung von CD4+ T-Zellen in hepatischen Mikrogefäßen wird durch Kupffer-Zellen, wahrscheinlich über die Freisetzung von Sauerstoffradikalen, TNF-α und IL-6, vermittelt.

Die Kontrolle von selbstreaktiven T-Zellen durch Toleranzmechanismen ist ein wichtiger Bestandteil des Immunsystems zur Vermeidung von Autoimmunkrankheiten. Man vermutet, dass Kreuzpräsentation von körpereigenen Ag in Abwesenheit einer Entzündung einen Mechanismus darstellen könnte, periphere CD8+ T-Zell-Toleranz zu induzieren. Durch Kreuzpräsentation werden von Dendritischen Zellen (DC) Antigene (Ag), die nicht von DC selbst exprimiert werden (exogene Ag), im Kontext von MHC Klasse I an CD8+ T Zellen präsentiert. Apoptotisches Material, welches von eigenen Geweben stammt, könnte dabei als Quelle für Selbstantigene dienen. Man hat kürzlich die Wichtigkeit der kleinen Rho-GTPase Rac1 für die Phagozytose apoptotischen Materials entdeckt. Um die Rolle von Kreuzpräsentation in der peripheren Toleranzinduktion durch DC in vivo zu untersuchen, wurde eine transgene Maus konstruiert, in der Rac1 DC-spezifisch inhibiert ist (CD11c-Rac1(N17) Tg+). Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurde diese Mauslinie zunächst näher charakterisiert. Es wurde gezeigt, dass die CD11c-Rac1(N17) Tg+ Maus einen Defekt in der Kreuzpräsentation von löslichem Protein aufzeigt. Dabei war der Effekt unabhängig von der Art der Ag-Aufnahme. Die Präsentation endogener Ag in Form von Viren oder die Präsentation löslicher Peptide war indes normal. Durch Verwendung von OVA-Alexa Fluor 647 und DQ-OVA konnte festgestellt werden, dass in transgenen DC die Menge aufgenommenen OVA-Proteins reduziert und die Menge prozessierten OVA-Proteins normal bis leicht reduziert ist. Kerksiek et al. zeigten außerdem eine verminderte Phagozytose von zellassoziierten Ag durch transgene DC. Es ist insgesamt anzunehmen, dass eine verminderte Kreuzpräsentation zumindest zum Teil auf einem Defekt in der Ag-Aufnahme beruht, evtl. auch auf einen Defekt im Prozessierungsablauf. Eine reduzierte Ag-Präsentation von löslichen Ag durch transgene DC an CD4+ T-Zellen konnte ausgeschlossen werden. Diese Ergebnisse zeigen zusammenfassend, dass die CD11c-Rac1(N17) Tg+ Maus ein geeignetes Werkzeug darstellt, um die Rolle von Kreuzpräsentation in vivo zu studieren. Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurde weiterhin gezeigt, dass Kreuzpräsentation ein wichtiger Prozess ist, um periphere Toleranz zu induzieren und aufrechtzuerhalten. In einem Mausmodell für autoimmunen Diabetes (Rip-mOVA), löste die verminderte Kreuzpräsentation von membrangebundenem Ovalbumin (mOVA) im Pankreas Diabetes aus. Es wurde zwar weniger Proliferation der OT-I T-Zellen in doppeltransgenen Mäusen (Rac/Rip) als in Rip-mOVA Mäusen beobachtet, diese noch vorhandenen OT-I Zellen waren jedoch wegen verminderter Kreuztoleranz nicht anerg, wie es in Rip-mOVA Mäusen zu sehen war. Das führte nach Immunisierung mit HSV-OVA schließlich zur Zerstörung der -Inselzellen und damit zur Auslösung von Diabetes. Versuche, in denen T-Zellen von CD11c-Rac1(N17) Tg+ Mäusen in Rezipienten mit Thy1.1 Hintergrund transferiert wurden, deuten auch darauf hin, dass in CD11c-Rac1(N17) Tg+ Mäusen die Ausübung peripherer Toleranz inhibiert ist. Es sollte weiterhin gezeigt werden, ob die potentiell autoreaktiven CD8+ T-Zellen der transgenen Mauslinie ausreichen, um Autoimmunität in Form einer Transplantat-gegen-Empfänger Krankheit (GVHD) auszulösen. In Abwesenheit von CD4+ T-Zellen blieben (auch) die (Kontroll-) Versuchstiere gesund. Dieses Ergebnis spricht dafür, dass eine effektive Kreuzpräsentation auf die CD4+ T-Zell Hilfe angewiesen ist. Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse, wie essentiell die ständige Kreuzpräsentation von exogenen Selbstantigenen für die Kontrolle von Autoimmunreaktionen ist.

Dendritische Zellen (DC) übernehmen essentielle Aufgaben in der Homöostase des Immunsys-tems und in der Induktion von Toleranz oder Immunität. Eine besondere Wechselwirkung findet hierbei zwischen DC und T-Zellen statt, welche durch die Präsentation und Erkennung von Selbstpeptiden, beziehungsweise Fremdantigenen, vermittelt wird. DC spielen eine wichtige Rolle bei der Selektion eines funktionellen T-Zell-Kompartiments im Thymus. In der vorliegenden Stu-die wurde die Funktion der Antigenpräsentation von DC für die Homöostase und die Aktivierung von CD8-T-Zellen in vivo untersucht. Diese Arbeit soll zeigen, dass die Präsentation von Selbstpeptiden auf DC die homöostatische Pro-liferation (HP) von naiven CD8-T-Zellen induziert. Nach der Depletion von T-Zellen durch Be-strahlung oder Antikörpergabe kam es zu einer HP von naiven CD8-T-Zellen. Diese Proliferation war streng MHC-abhängig. Die Expression von MHC-I auf DC reichte aus, um eine komplette HP zu erlauben, welche im Teilungsmuster, der Aktivierungsmarkermodulation und den Proliferati-onsraten jener von proliferierenden Zellen in C57BL/6-Wildtypmäusen glich. Überraschenderwei-se waren CD4-T-Zellen in der Lage, die HP von transferierten naiven CD8-T-Zellen zu inhibieren. Erst durch die Depletion von endogenen CD4-T-Zellen kam es zu Teilungen, während CD25-positive regulatorische T-Zellen keinen Einfluss auf die HP von naiven CD8-T-Zellen ausübten. DC sind essentiell um Toleranz beziehungsweise Immunität nach der Erkennung von Fremdanti-genen zu generieren. Um die Bedeutung der Antigenpräsentation auf DC genauer zu charakterisie-ren, wurde die Immunantwort in einem Mausstamm, in welchem alle Zellen MHC-I tragen zu Tie-ren, in denen nur DC MHC-I exprimieren und somit naive CD8-T-Zellen aktivieren können, un-tersucht. Hierbei wurde deutlich, dass DC ausreichten um Toleranz, als auch Immunität von nai-ven CD8-T-Zellen zu induzieren. Kam es jedoch zu einer differentiellen Antigenpräsentation nach systemischer Administration des Antigens (als Peptid oder Virus in die Blutbahn), waren antigen-präsentierende nicht-DC in der Lage, die Immunantwort abzuschwächen. Dies geschah durch In-duktion von Apoptose, wodurch die Anzahl antigenspezifischer Effektor-T-Zellen verringert und somit auch die Formation des immunologischen Gedächtnisses beeinträchtigt werden konnte. Diese Ergebnisse betonen die enorme Bedeutung der Antigenpräsentation durch DC, weisen aber auch auf die besondere Rolle der Antigenpräsentation durch andere Zelltypen als DC hin, welche in der Lage sind eine Immunantwort deutlich zu modulieren.

Ziel dieser Dissertation war es, die Funktionen des rekombinanten humanen Hitzeschock-Protein 70 (rhuHsp70) in der durch dendritischen Zellen (DCs) vermittelten innaten und adaptiven Immunantwort zu untersuchen. Intrazellular hat das Hitzeschock-Protein 70 vielfältige Funktionen unter anderem bei der Proteinfaltung und der Verhinderung von Aggregationen. Die Rolle des extrazellulären Hsp70 im Immunsystem ist Gegenstand der aktuellen Forschung. Aufgrund seiner verschiedenen beschriebenen Funktionen, die die innate Aktivierung von von immunkompetenten Zellen, wie DCs, und die effiziente Präsentierung von gebundenen Antigenen umfassen, wurde ein bedeutendes thera-peutisches Potential des rekombinanten oder aus Tumormaterial isolierten Hsp70 für die immun-basierte Tumortherapie postuliert. Allerdings gibt es zu der Rolle von Hsp70 im Immunsystem widersprüchliche Daten. Mit dem Nachweis von Kontaminationen in dem für viele Studien verwendeten rekombinanten Hsp70, die auf die E.coli Kultur zurückgeführt wurden, wurden die Funktionen von Hsp70 angezweifelt. Welches therapeutisches Potential Hsp70 tatsächlich hat, war offen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde gezeigt, dass rhuHsp70 die Kreuzpräsentation von Peptidantigenen signifikant steigerte. Durch den Vergleich von gleichen Mengen Peptid-antigen, allein oder im Komplex mit rhuHsp70, wurde zum ersten Mal die Steigerung durch rhuHsp70 quantifiziert. Dabei zeigte rhuHsp70 selbst keine Signal-Funktion auf die DCs. RhuHsp70 induzierte keinen intrazellulären Einstrom von Calciumionen, induzierte nicht die phänotypische Maturierung, aktivierte nicht Zytokinsektretion und veränderte nicht die Makropinozytoseeigenschaften der DCs. Demnach hat rhuHsp70 keine dem einem Maturierungssignal vergleichbaren Eigenschaften. Die Ergebnisse dieser Arbeit verdeutlichen, dass die Reinheit des verwendeten rhuHsp70 entscheidend für die korrekte Schlussfolgerung und Interpretation der experimentellen Ergebnisse ist. Schon geringe Mengen an Kontaminationen wie Endotoxine haben stimulatorische Aktivität auf DCs, die fälschlicherweise dem rhuHsp70 zugeschrieben wird. Mit dieser Arbeit wurde erstmals nachgewiesen, dass die in den rhuHsp70 Präparationen in nanomolaren Konzentrationen enthaltenen freien Nukleotide und nicht rhuHsp70 selbst den intrazellulären Einstrom von Calciumionen in DCs induzieren. Bis dato wurden die Nukleotide nicht als Ursache für das mit Hsp70 induzierte Calciumsignal beachtet. Mit der vorliegenden Arbeit wurde weiterhin gezeigt, dass die Funktion von rhuHsp70 in der Kreuzpräsentation nicht an eine innate Signalfunktion gebunden ist. Durch eine bisher nicht durchgeführte Verknüpfung von biochemischer Analyse der Substrat- rhuHsp70 Interaktionen und immunologischer Antigenpräsentation wurde als wichtige Voraussetzung für die Verbesserung der Kreuzpräsentation die Komplexbildung zwischen Peptid und rhuHsp70 nachgewiesen. Die gesteigerte Kreuzpräsentation korreliert direkt mit der biochemischen Komplexbildung. Dabei war die rhuHsp70 vermittelte Steigerung unabhängig von TAP, Sec61 und der Ansäuerung der endolysosomalen Kompartimente. Die Kreuzpräsentation von verschiedenen Peptiden mit unterschiedlichen Prozessierungsbedingungen wurde durch Bindung an rhuHsp70 verstärkt. Es wurde gezeigt, dass mehr Peptidantigen in den APCs vorhanden war, die mit rhuHsp70:Peptid inkubiert wurden, im Vergleich zu den APCs, die mit der gleichen Menge Peptid ohne rhuHsp70 inkubiert wurden. Darüber hinaus wurde untersucht, ob die verbesserte Kreuzpräsentation der Peptid-antigene durch rhuHsp70 auch zu einer Zunahme von Antigen-spezifischen T-Zellen unter Primingbedingungen führt. Dabei wurden beim Priming mit rhuHsp70:Peptid gepulsten DCs im Vergleich zu Peptid gepulsten DCs weniger oder gleich viel Antigen-spezifische IFN-g und Perforin sezernierenden Zellen erhalten. Bemerkenswert ist, das die Zellen aus dem Primingansatz mit den rhuHsp70:Peptid gepulsten DCs eine deutlich bessere Antigenspezifität als die Zellen aus dem Primingansatz mit Peptid gepulsten DCs aufwiesen. Die Quantifizierung der Zusammensetzung der geprimten Zellpopulation ergab, dass mit rhuHsp70:Peptid gepulsten im Vergleich zu Peptid gepulsten DCs weniger CD8+ T-Zellen erhalten wurden. Konsistent wurde eine Zunahme der CD3+CD4+ T-Zellen beobachtet. Innerhalb dieser CD3+CD4+ T-Zellpopulation war der Anteil der FOXP3+ T-Zellen in den Ansätzen mit rhuHsp70:Peptid gepulsten DCs erhöht, aber es wurde hierbei keine konsistente Zunahme der CD25++FOXP3+ Zellen beobachtet. Ausgehend von den Ergebnissen dieser Arbeit ergeben sich neue interessante Fragen zu der Interaktion von rhuHsp70 mit dem Immunsystem. So ist zu klären, welche Funktionen die durch das Priming mit rhuHsp70:Peptid Komplex gepulsten DCs entstehenden CD4+ T-Zellen ausüben. Wichtig ist auch, den Grund der besseren Antigenspezifität der mit rhuHsp70:Peptid Komplex geprimten Zellen zu untersuchen.

Die beiden Pathogen-assoziierten molekularen Muster, CpG-Oligonukleotide, als Imitate bakterieller DNA, und LPS, sind in der Lage, das menschliche Immunsystem zu stimulieren. Vor Entdeckung der Toll-like Rezeptoren konnte nicht zwischen direkten und indirekten Effekten von CpG-Oligonukleotiden und LPS auf Zellen des menschlichen Immunsystems unterschieden werden. Durch die Entdeckung der Toll-like Rezeptoren und vor allem die Charakterisierung von TLR9 als Rezeptor für CpG und TLR4 als Rezeptor für LPS entstand die Möglichkeit, die Zielzellen von PAMPs an Hand der Expression der dazugehörigen Rezeptoren zu definieren. Dendritische Zellen sind im Immunsystem des Menschen essenziell für die Auslösung einer Immunantwort. Sie sind in der Lage, eindringende Pathogene an Hand von PAMPs schnell und sicher zu erkennen, und daraufhin eine passende Immunantwort zu initiieren. Zwei Subpopulationen von dendritischen Zellen konnten kürzlich im peripheren Blut identifiziert werden: Plasmazytoide dendritische Zellen (PDC) und myeloide dendritische Zellen (MDC). In der vorliegenden Arbeit wurden die Unterschiede zwischen PDC und MDC in ihren Reaktionen auf CpG-Oligonukleotide, LPS und CD40 Ligand charakterisiert. Funktionelle Untersuchungen zeigten, dass nur PDC und nicht MDC direkte Zielzellen von CpG-ODN im humanen Immunsystem darstellen, während LPS MDC aktiviert, jedoch nicht PDC. Damit konsistent konnte auf molekularbiologischer Ebene nachgewiesen werden, dass PDC TLR9 exprimieren, jedoch nicht TLR4, während MDC den für die Erkennung von LPS notwendigen Rezeptor TLR4 besitzen, aber TLR9 nicht exprimieren. In gemischten Populationen reagierten auch myeloide dendritische Zellen auf CpG-Oligodesoxynukleotide, was auf eine indirekte Aktivierung durch plasmazytoide dendritische Zellen hinweist. PDC reagierten nach Stimulation mit ODN 2006 mit einer Hochregulation von Reifemarkern und kostimulatorischer Moleküle, der Expression von Chemokinrezeptoren, der Produktion proinflammatorischer Chemokine und einer verminderten Apoptoserate. Nach Stimulation mit ODN 2216 sezernierten sie große Mengen IFN-α, während ODN 2006 für die Induktion von IFN-α eine Kostimulation mit CD40 Ligand benötigte. Weder ODN 2006, ODN 2216 oder CD40 Ligand alleine waren in der Lage, IL-12 in PDC zu induzieren, die synergistische Stimulation von PDC mit CpG-ODN und CD40 Ligand führen jedoch zur Produktion großer Mengen an IL-12. Unter optimaler Stimulation mit ODN 2006 und CD40 Ligand können PDC damit gleichzeitig IL-12 und IFN-α produzieren. Das Verhältnis der produzierten Zytokine ist dabei abhängig vom Differenzierungsgrad der PDC. Durch zunehmende Ausreifung der PDC mit IL-3 verschiebt sich nach der Stimulation das Produktionsverhältnis an sezernierten Zytokinen zugunsten von IL-12. Ausreifung mit ODN 2006 ermöglicht PDC, zudem naive allogene CD4 Zellen zu aktivieren, und induziert in Kokulturen IL-12-abhängig ein Th1-gerichtetes Zytokinprofil in den CD4 T-Zellen. IFN-α schien dabei eine geringe Rolle zu spielen. Durch die Charakterisierung der PDC als TLR9-tragende Zielzelle für CpG-DNA, trägt diese Arbeit entscheidend dazu bei, die PDC als Schlüsselzelle für die physiologischen Wirkungen von TLR9-Liganden zu identifizieren und zu verstehen. Dies ist von hoher Relevanz für die Entwicklung therapeutischer Anwendungen von CpG-ODN in der Tumortherapie, Asthmabehandlung, Infektionsprophylaxe und als Adjuvans bei Impfungen.

Die bisherige Analyse der mini-LCL-stimulierten T-Zelllinien konzentrierte sich hauptsächlich auf die zytotoxischen CD8+ T-Zellen. Klinische Studien haben aber gezeigt, dass für eine lang anhaltende Immunität nach Stammzelltransplantation (SCT) der adoptive Transfer von CMV-spezifischen CD8+ und CD4+ T-Zellen wichtig ist. Neuere Studien unterstreichen die Rolle der CD4+ T-Zellen bei der Etablierung eines funktionierenden CD8+ T-Zellgedächtnis. Darüber hinaus wirken CD4+ T-Zellen antiviral durch die Sekretion von Zytokinen, wie IFN-g und TNF-a, und können ebenfalls zytotoxisch aktiv gegen Virus-befallene Zellen werden. Die vorliegende Arbeit sollte untersuchen, ob das mini-EBV-System geeignet ist T-Zellen zu generieren, die viele verschiedene CMV-Epitope - durch MHC-Klasse-I- und -II-Moleküle präsentiert - erkennen. T-Zellkulturen von Spendern mit unterschiedlichen HLA-Typen sollten etabliert und analysiert werden. Dabei stand eine eingehende Analyse der Epitop-Spezifitäten der generierten T-Zellen im Vordergrund. Des Weiteren sollte geklärt werden, ob sich mLCLs zur Primärstimulation von naiven T-Zellen eignen. Da neben pp65 auch IE1 ein weiteres wichtiges CMV-Antigen darstellt, sollten zwei neue mEBV-Plasmide konstruiert werden, damit auch Spender erreicht werden können, die keine ausgeprägte Immunantwort gegen pp65 besitzen. Es gibt nur wenige gesunde Seropositive, die keine Immunität gegen zumindest eines dieser beiden Antigene besitzen. Ein Vektor sollte eine Expressionskassette für IE1 enthalten, der zweite eine Kassette für ein Fusionsprotein bestehend auch pp65 und IE1 (pp65_IE1). Mit Hilfe der generierten IE1-mLCLs und pp65_IE1-mLCLs sollten autologe T-Zellen stimuliert und ihre Eigenschaften eingehend charakterisiert werden.

Das humanpathogene Bakterium H. pylori persistiert im Gastroduodenaltrakt für Jahre oder sogar Jahrzehnte und löst durch die Kolonisation der Magenmukosa eine chronische Entzündungsreaktion aus. In den meisten Fällen bleibt diese symptomlos, es können jedoch auch schwerwiegende Erkrankungen wie ein Magen- oder Zwölffingerdarm-Geschwür oder Magenkrebs daraus hervorgehen. Obwohl die Infektion eine starke zelluläre und humorale Immunantwort hervorruft, kann H. pylori durch das Immunsystem nicht eliminiert werden. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von H. pylori auf die Proliferation und Aktivierung von CD4+ T-Zellen untersucht. Dabei zeigte sich, dass H. pylori zwei Faktoren besitzt, um die Expansion der T-Zellen zu hemmen. Der eine, nicht näher charakterisierte Faktor scheint mit der Oberfläche der Bakterien assoziiert zu sein und inhibiert die Proliferation der T-Zellen bei direktem Kontakt der Bakterien mit den Zellen. Der zweite Faktor wurde als vakuolisierendes Zytotoxin VacA identifiziert, das, wie bisher bekannt war, in Epithelzellen die Bildung saurer Vakuolen auslöst. T-Zellen produzieren, wenn sie aktiviert werden, den Wachstumsfaktor IL- 2, beginnen sich zu vermehren und setzen eine Immunreaktion gegen das Pathogen in Gang. Das VacA-Toxin hemmt jedoch die Bildung von IL-2 und bewirkt eine Hemmung des Zellzyklus bei T-Zellen, indem es die Expression der Cycline D3 und E reprimiert. Diese sind essentiell für die Aktivierung des Retinoblastom-Proteins, das den Übergang des Zellzyklus von der G1- in die S-Phase vermittelt. Durch die Hemmung der IL-2-Produktion und die Erniedrigung der Oberflächenlokalisation von CD25, der -Kette des IL-2-Rezeptors, unterbricht VacA die Signaltransduktion, die normalerweise über den IL-2-Rezeptor zur Expression der Cycline führt. Die Hemmung der IL-2-Produktion durch VacA erfolgt auf transkriptioneller Ebene, indem die Aktivierung des Transkriptionsfaktors NFAT (Nuclear Factor of Activated T cells) verhindert wird. Die anderen für die Transkription des IL-2-Gens essentiellen Transkriptionsfaktoren AP-1 und NF-B werden durch VacA nicht beeinflusst. Die Stimulation der T-Zellen aktiviert zwei Haupt-Signalwege: einer führt über den MAPKinase / ERK-Kinase Weg zur Aktivierung von AP-1 und NF-B, der andere löst eine Erhöhung der Calcium-Konzentration im Zytoplasma aus, was die Ca2+-abhängige Phosphatase Calcineurin aktiviert. Calcineurin dephosphoryliert daraufhin den Transkriptionsfaktor NFAT und NFAT wird in den Zellkern transportiert, wo es zusammen mit AP-1 und NF-B die Transkription des IL-2-Gens initiiert. Es konnte gezeigt werden, dass VacA die Translokation von NFAT in den Kern durch Hemmung der Phosphatase-Aktivität von Calcineurin verhindert. Dies hat zur Folge, dass NFAT-abhängige Gene, wie das IL-2- Gen oder das für CD25 codierende Gen, nicht abgelesen werden können. Dass Calcineurin ein geeignetes Zielmolekül ist, um eine Immunantwort zu unterdrücken, zeigen auch die medizinisch bedeutsamen Substanzen FK506 (Tacrolimus) und Cyclosporin A. Beide V Zusammenfassung 91 Substanzen verursachen durch Hemmung von Calcineurin eine starke Immunsuppression. In DNA-Microarray-Analysen wurde untersucht, ob VacA einen ähnlich drastischen Effekt auf die Funktion der T-Zellen hat wie FK506. Dabei zeigte der Vergleich der Genexpression von VacA- und FK506-behandelten T-Zellen, dass VacA eine Untergruppe der Gene, die auch von FK506 reprimiert werden, herunterreguliert, wie z.B. die Gene für die Zytokine Macrophage Inflammatory Protein (MIP)-1, MIP-1, Single C Motif-1 (SCM-1) und SCM- 1. VacA scheint also die Genaktivität von T-Zellen ähnlich wie FK506 zu modulieren, was auf einen ähnlichen Mechanismus, nämlich die Calcineurin-Hemmung schließen lässt. Da das VacA-Toxin ein sekretiertes Protein ist, das auch in den tieferen Schichten des Magengewebes nachgewiesen werden kann, erreicht H. pylori nicht nur die vereinzelt im Magenepithel vorkommenden T-Zellen, sondern auch die T-Zellen, die bei der Infektion in die Lamina propria, eine tiefere Schicht der Magenmukosa, einwandern. Durch die Unterdrückung der T-Zell-Aktivierung und die Repression von Zytokin-Genen, die wichtig sind für die Modulation der Immunantwort, induziert H. pylori so vermutlich eine lokale Immunsuppression, die seine Eliminierung durch das Immunsystem verhindert und eine chronische Infektion des Magens ermöglicht. In einem zweiten Projekt wurde die Spaltung von CagA in ein 100 kD- und ein Tyrosinphosphoryliertes 40 kD- Fragment nach dessen Translokation in diverse Zelltypen untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Prozessierung nicht nur in Makrophagen, sondern auch in dendritischen Zellen und in T-Zellen auftritt. Die Spaltung scheint von der Tyrosin-Phosphorylierung des CagA-Proteins und von Calcium abhängig zu sein. Dabei wurde die Ca2+-abhängige Protease Calpain in einem in vitro-Ansatz als ein CagAprozessierendes Enzym identifiziert. Auch in Makrophagen kann die Spaltung von CagA in P100 und P40P-Tyr durch den Calpain-Inhibitor Calpeptin verhindert werden. Die Tatsache, dass transloziertes CagA in allen getesteten eukaryontischen Zelltypen außer der Magenepithelzellinie AGS prozessiert wird, deutet darauf hin, dass diese Prozessierung eine biologische Bedeutung hat.

Der Triom-Ansatz hat sich als überaus potente Möglichkeit erwiesen, um gegen das murine A20-B-Zell-Lymphom zu vakzinieren. Das Prinzip beruht auf der Redirektion von Tumorantigenen an Antigen-präsentierende Zellen des Immunsystems durch sogenannte Triom-Zellen. Diese entstehen durch die Fusion der Lymphomzellen mit Hybridomen, die Antikörper gegen internalisierende Fc-Rezeptoren auf Antigen-präsentierenden Zellen exprimieren. Der Tumorschutz wird dabei weniger über eine humorale Immunabwehr vermittelt als vielmehr über CD4- und CD8-T-Zellen. Im Rahmen dieser Arbeit sollten daher Aspekte der zellulären Immunantwort in Triom-immunisierten Mäusen untersucht werden. Es sollte geklärt werden, ob tumorspezifische T-Zellen vorhanden sind und ob diese möglicherweise gegen den Immunglobulin-Idiotyp des Tumors gerichtet sind. Dazu wurden T-Zellen aus präimmunisierten Mäusen im Vergleich zu solchen aus unbehandelten und tumortragenden Mäusen in vitro mit verschiedenen Tumorantigenen stimuliert und expandiert. Eine tumorspezifische Aktivierung erfolgte bei den Zellen aus den Triom-immunisierten Mäusen am schnellsten und effektivsten. Nach häufigeren Stimulationen stellten sich jedoch bei allen T-Zellen ähnliche Aktivierungswerte ein. In Versuchen mit Idiotyp-negativen A20-Tumorzellen stellte sich heraus, dass der Idiotyp als tumorspezifisches Antigen bei der Aktivierung der T-Zellen zwar eine gewisse Rolle spielt, aber nicht essentiell ist. Auch konnte gezeigt werden, dass alle Zellpopulationen einen CD4+-Phänotyp besaßen. Um über das tumorprotektive Verhalten dieser in vitro reaktiven CD4-T-Zellen auch in vivo einen Überblick zu bekommen, wurden die Zellen nach mehreren Stimulationsrunden zusammen mit Tumorzellen in eine unbehandelte Maus transferiert: Nur die Zellen aus der Triom-immunisierten Maus konnten einen vollkommenen Langzeit-Tumorschutz vermitteln. Dagegen konnten die Zellen aus der tumortragenden Maus das Tumorwachstum nur verlangsamen, und die Zellen aus der unbehandelten Maus zeigten keinerlei Schutzwirkung. Um zu prüfen, ob die unterschiedlichen In-vitro- und In-vivo-Daten zur Tumorspezifität auf der Benutzung von unterschiedlichen T-Zell-Rezeptoren (TZR) beruhten, wurden Studien zum TZR-Repertoire der untersuchten Zellen durchgeführt. In TZR-Vβ-spezifischen RT-PCR-Versuchen konnte gezeigt werden, dass das ursprünglich polyklonale TZR-Repertoire der Zellen erst nach vielen Stimulationsrunden starke Einschränkungen zeigt. Nach kurzer Stimulationszeit fallen hingegen im Vergleich zum Zustand ohne Stimulation keine nennenswerten Unterschiede auf. Die Befunde deuten darauf hin, dass für die Induktion tumorprotektiver T-Zellen eine In-vivo-Aktivierung ablaufen muss, die in vitro nicht simuliert werden kann. In dieser Arbeit wird zum ersten Mal gezeigt, dass eine Einschränkung des TZR-Repertoires mit einem Tumorschutz nach adotivem Transfer der T-Zellen korreliert.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Charakterisierung der der Rolle von T-Zellen in der Kolitis der Interleukin-2 defizienten Maus (IL-2-/-) und der Beteiligung der physiologischen Darmflora an der Pathogenese. Die Untersuchungen der mRNA-Expression im Kolon ergaben, daß die Kolitis der IL-2-/- Maus durch die Zytokine TNF-α, IFN-γ und IL-1 gekennzeichnet war, was auf eine T-Zell vermittelte Immunreaktion vom TH1-Typ schließen läßt. Ausserdem konnte mit dieser sensitiven Methode gezeigt werden, daß die Abwesenheit einer bakteriellen Darmflora zu einer drastischen Minderung der Kolits führte. Daraus kann man ableiten, daß der Einfluss der Nahrungsantigene auf die Koilitis eher gering ist, wogegen die bakterielle Darmflora den massgeblichen Stimulus für die Entstehung der Kolitis der IL-2-/- Maus darstellt. Ausserdem ist die Identifizierung der am Entzündungsgeschehen beteiligten Zytokine Voraussetzung für die Entwicklung neuer Pharmaka zur Beeinflussung dieser Mediatoren. Die durchflusszytometrischen Untersuchungen und die Analyse des Migrationsverhaltens belegten die vermehrte Einwanderung von αβTCR+CD4+ T-Zellen in das Kolon erkrankter Tiere. Eine direkte Beeinflussung von CD4+ T-Zellen könnte daher ebenfalls eine neue Therapieoption sein. Die Studien der der pathologisch gesteigerten T-Zell Einwanderung zu Grunde liegenden Mechanismen ergaben, daß dem endothelialen Addressin MAdCAM-1 eine dominante Rolle in der Lymphozytenrekrutierung in der Kolitis der IL-2-/- Maus zukommt, wogegen das Addressin VCAM-1 keine nachweisbare Beteiligung an der Vermittlung der Inflammation hat. Ferner zeigte die vorliegende Studie auch, daß die Funktion von MAdCAM-1 bei der Rekrutierung von CD4+ T-Zellen auch während der Kolitis auf das Darmkompartiment beschränkt bleibt. Dies macht MAdCAM-1 zu einer sehr interessanten Zielstruktur für einen neuartigen therapeutischen Ansatz zur Behandlung von CED. Gleichzeitig belgen die präsentierten Daten, daß eine weitgehende funktionelle Blockade der Lymphozytenrekrutierung an den Ort der Entzündung mit monoklonalen Antikörpern möglich ist. Experimente mit einer längeren Anwendungsdauer der monoklonalen Antikörper werden über die therapeutische Wirksamkeit und die Sicherheit dieser Anwendung Auskunft geben. Die Analyse der Reaktivität der interstinalen T-Zellen der IL-2-/- Maus gegenüber Antigenen der bakteriellen Darmflora ergab keinen Hinweis auf eine gesteigerte proinflammatorische Reaktivität. Durch die Etablierung von spezifischen T-Zellinien konnte im Gegenteil sogar gezeigt werden, daß trotz der massiven Inflammation des Kolons der IL-2-/- Maus T-Zellen mit potentiell antiinflammatorischem Zytokinmuster vorhanden waren. Dies widerlegte die Anfangshypothese einer pathologisch gesteigerten T-Zell Reaktivität gegenüber Antigenen der Darmflora und impliziert, daß T-Zellen nicht primär in die Krankheitsentstehung verwickelt sind, sondern sekundär aktiviert werden und daraufhin die klinische Manifestation der Kolitis vermitteln. Zukünftige Untersuchungen werden der Frage nachgehen, welche Zellen direkt von der Flora stimuliert werden und wie dies zu einer sekundären Beteiligung von T-Zellen führt. Die bedeutende Rolle der Darmflora für die Entstehung von CED kann als gesichert gelten. Für Bacteroides vulgatus lagen zu Beginn der vorliegenden Arbeit mehrere Berichte über eine Beteiligung an der Kolitis in CED-Modellen vor. Um die Beteiligung verschiedener apathogener Vertreter der physiologischen Darmflora an der Kolitisentstehung in der IL-2-/- Maus zu untersuchen, wurden Mäuse mit einem oder zwei apathogenen Keimen der Darmflora besiedelt. Diese Experimente zeigten, daß Escherichia coli alleine eine massive Kolitis auslöste, wogegen Bacteroides vulgatus keine Kolitis bewirkte und im Gegenteil sogar vor der E. coli-induzierten Kolitis schützte. Erste Arbeiten zu den hierbei beteiligten Mechanismen zeigten keine vermehrte Epitheladhärenz von E. coli in Mäusen mit Kolitis. Die Suche nach einigen bekannten E. coli-Virulenzfaktoren für den Menschen blieb negativ. Bei gleichzeitiger Anwesenheit von E. coli und B. vulgatus kamen beide Keime in erhöhter Dichte im Stuhl vor, so daß eine Kompetition um Nahrungsangebot nicht für die Verhinderung der E. coli-induzierten Kolitis durch B. vulgatus verantwortlich war. Diese Daten zeigen, daß ein vermeindlich apathogener Vertreter der Darmflora im entsprechend prädisponierten Organismus eine schwere Kolitis auslösen kann. Da die hierfür verantwortlichen Mechanismen und Virulenzfaktoren noch nicht aufgeklärt sind, mahnen die gewonnenen Erkenntnisse zu großer Sorgfalt bei der Auswahl von E. coli-Stämmen zur probiotischen Therapie. Zukünftige Arbeiten werden sich mit der Aufklärung der für die Kolitisinduktion relevanten Virulenzfaktoren von E. coli beschäftigen.