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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-65012
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2013/6501/


Phänotypische und funktionelle Charakterisierung IL-17 produzierender CD8+ T-Zellen in der Multiplen Sklerose

Willing, Anne

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Basisklassifikation: 44.45
Institut: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Friese, Manuel (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 12.07.2013
Erstellungsjahr: 2013
Publikationsdatum: 11.12.2013
Kurzfassung auf Deutsch: Multiple Sklerose (MS) ist eine entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS), deren Pathogenese durch ZNS-infiltrierende T-Zellen gekennzeichnet ist. Es mehren sich Befunde, die darauf hinweisen, dass neben den vielfach untersuchten CD4+ T-Zellen auch CD8+ T-Zellen eine wichtige Rolle bei der Entstehung der Erkrankung spielen. Von besonderer Bedeutung sind hierbei vermutlich Interleukin (IL)-17 produzierende CD8+ T-Zellen, die in aktiven MS-Läsionen stark angereichert sind. Der Großteil der IL-17 produzierenden CD8+ T-Zellen im peripheren Blut des Menschen gehört den bakterienspezifischen mucosal associated invariant T (MAIT)-Zellen an. Diese zeichnen sich neben einer hohen Expression von CD161 durch einen semi-invarianten T-Zell-Rezeptor (TZR, Vα7.2) aus. Es ist umstritten, ob darüber hinaus noch humane CD8+ T-Zellen mit anderer Spezifität, beispielsweise gegen Viren, in der Lage sind IL-17 zu produzieren. Ziel dieser Arbeit war daher zum einen eine allgemeine Charakterisierung IL-17 produzierender CD8+ T-Zellen und zum anderen eine Analyse der Frequenz und funktionellen Eigenschaften dieser Zellen in der MS.
Es konnte gezeigt werden, dass innerhalb der CD8+ T-Zell-Population neben der hohen Expression von CD161 auch eine Herunterregulation der CD8β-Untereinheit mit der Fähigkeit IL-17 zu produzieren und einem für IL-17 produzierende T-Zellen typischen Phänotyp assoziiert ist. CD8β–α+ T-Zellen weisen zudem eine verminderte Reaktivität auf TZR-Stimulation auf. Der Großteil der IL-17 produzierenden CD8+ T-Zellen war den MAIT-Zellen zuzuordnen, die eine homogene T-Zell-Population mit einem auf die Infiltration entzündlicher Gewebe ausgerichteten Effektor-Gedächtnis-Zell-Phänotyp zeigten. Es konnten zudem keine IL-17 produzierenden CD8+ T-Zellen mit Spezifität gegen immundominante Epitope der weit verbreiteten Zytomegalie- und Influenzaviren identifiziert werden. Im peripheren Blut von MS-Patienten war die Frequenz der CD8+ MAIT-Zellen signifikant vermindert im Vergleich zu gesunden Individuen. Im Liquor von MS-Patienten und Patienten mit anderen neurologischen Erkrankungen fanden sich kaum CD8+ MAIT-Zellen. Die Verminderung der Zellen im Blut korrelierte mit dem IL-18 Serumspiegel der MS-Patienten. Durch in vitro Stimulation von mononukleären Zellen des peripheren Blutes mit IL-18 konnten MAIT-Zellen aktiviert werden, was zu ihrer Depletion aus der Kultur führte. Erhöhte IL-18 Serumspiegel bei MS-Patienten könnten also ursächlich für die verminderte Frequenz der CD8+ MAIT-Zellen sein. Zusätzlich war die Expression der IL-7 Rezeptor α-Untereinheit auf den CD8+ MAIT-Zellen der MS-Patienten im Vergleich zu gesunden Individuen signifikant erhöht. Da IL-7 bei der Homöostase von T-Zellen eine zentrale Rolle spielt, könnte es sich hierbei um eine homöostatische Reaktion auf eine vermehrte Fluktuation innerhalb dieser Population handeln. In der Folge zeigten CD8+ MAIT-Zellen von MS-Patienten eine erhöhte Reaktivität auf IL-7 Stimulation und produzierten daraufhin signifikant mehr IL-17. Sie wiesen also bei MS-Patienten im Vergleich zu gesunden Individuen einen verstärkt pro-inflammatorischen Phänotyp auf.
Kurzfassung auf Englisch: Multiple sclerosis (MS) is an inflammatory disease of the central nervous system (CNS) that is characterized by Infiltration of T cells into the CNS. Recent findings indicate that besides the established Role of CD4+ T cells, CD8+ T cells are involved in the pathogenesis of the disease. Particularly, interleukin(IL)-17-producing CD8+ T cells have been found to be enriched in active MS lesions. IL-17 production has been attributed to a subset of CD8+ T cells that expresses high levels of CD161. The majority of these cells belong to the bacteria specific mucosal-associated invariant T (MAIT) cell population, which is characterized by the expression of a semi-invariant T cell receptor (TCR, Vα7.2). However, the existence of virus specific IL-17 producing CD8+ T cells has been reported as well. Therefore, the aim of this study was on the one hand a general characterization of IL-17 producing CD8+ T cells and on the other hand an analysis of the frequency and functional characteristics of these cells in MS patients.
Besides the known association of high CD161 expression with the ability to produce IL-17, a reduced expression of the CD8β subunit was found to be related to IL-17 production and a corresponding phenotype of CD8+ T cells. Furthermore, CD8β–CD8α+ T cells showed a reduced responsiveness to TCR mediated stimulation. It could be confirmed that the majority of IL-17 producing CD8+ T cells can be found within the MAIT cell compartment resembling a homogenous T cell population with a tissue homing, effector memory phenotype. Additionally, IL-17 producing CD8+ T cells with specificity against immunodominant epitopes of the common Cytomegalic or Flu virus could not be identified. The frequency of CD8+ MAIT cells was significantly reduced in the peripheral blood of MS patients compared to healthy individuals. In the cerebrospinal fluid of MS patients and patients with other neurological diseases CD8+ MAIT cells were only detected at very low frequencies. The reduction in the peripheral blood significantly correlated with IL-18 serum levels in MS patients. Moreover, in vitro stimulation of peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) with IL-18 specifically activated and depleted CD8+ MAIT cells, suggesting that elevated IL-18 levels drive CD8+ MAIT cell reduction in MS. In addition, peripheral blood CD8+ MAIT cells from MS patients exerted increased expression of the IL-7 receptor α-subunit. As IL-7 is an essential cytokine for T cell homeostasis, this might reflect a homeostatic feedback mechanism due to possibly increased turnover of this T cell population in MS patients. Consequently, CD8+ MAIT cells showed enhanced responsiveness to IL-7, which augmented interleukin-17 production by CD8+ MAIT cells in MS patients. Therefore, CD8+ MAIT cells exert a more pro-inflammatory phenotype in MS.

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