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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-65021
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2013/6502/


Der Einfluss des koinhibitorischen Rezeptors PD-1 (Programmed death-one) auf die Effizienz einer vakzine-induzierten CD8+ T-Zell Antwort

Kuhlmann, Kathrin

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SWD-Schlagwörter: Immunologie
Freie Schlagwörter (Deutsch): PD-1
Basisklassifikation: 44.45
Institut: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Jacobs, Thomas (PD Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 22.02.2013
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 10.12.2013
Kurzfassung auf Deutsch: Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss des koinhibitorischen Rezeptors PD-1 auf die Entwicklung der T-Zell-Antwort der CD8+ T-Zellpopulation untersucht. Dazu wurde ein Transfer von PD-1-defizienten OT-I CD8+ T-Zellen sowie vergleichend ein Transfer von OT-I Wildtyp-Zellen durchgeführt. Anschließend fand eine Immunisierung mit dem Modell-Antigen SIINFEKL statt.
Es konnte gezeigt werden, dass es zu einem starken Anstieg der PD-1-defizienten CD8+ T-Zellen im Vergleich zu den Kontrollzellen kam. Diese Differenz in der Anzahl der CD8+ T-Zellen konnte über den gesamten untersuchten Zeitraum hin beobachtet werden. Damit einher ging eine Erhöhung der IFN-gamma-Produktion, die in antigenspezifisch-restimulierten Milzzellen in vitro nachgewiesen werden konnte. Auch in PD-L1 ko-Rezipienten, denen OT-I WT CD8+ T-Zellen transferiert wurden, konnte nach Immunisierung eine Erhöhung der antigenspezifischen CD8+ T-Zellen sowie eine verstärkte IFN-gamma-Sekretion der antigenspezifisch-restimulierten Milzzellen im Vergleich zur WT-Kontrollgruppe detektiert werden.
Die Untersuchung des Memory-Kompartments ergab eine höhere Anzahl antigenspezifischer PD-1-defizienter Memory-Zellen sowie eine verstärkte Multizytokinproduktion.
In einem zytotoxischen T-Zell-Test konnte keine Einschränkung der Effektor-Funktionen der Memory-Zellen festgestellt werden. Zur weiteren Untersuchung der antigenspezifischen persistierenden Memory-Zellen wurden immunisierte Mäuse mit einem SIINFEKL-exprimierenden Stamm des Bakteriums Listeria monocytogenes (LmOVA) infiziert. Die Infektion führte zu einem starken Anstieg der Anzahl antigenspezifischer OT-I PD-1 ko CD8+ T-Zellen in der Milz sowie zu einer sehr starken Reduktion der bakteriellen Last in Milz und Leber der Mausgruppe, welcher PD-1-defiziente CD8+ T-Zellen transferiert wurden. Durch diese Versuche konnte die Funktionalität der PD-1-defizienten persistierenden Memory-Zellen nachgewiesen werden. Es konnte gezeigt werden, dass sich die Abwesenheit von PD-1 auf den vakzine-induzierten Memory-Zellen positiv auf die Immunantwort gegen eine Infektion mit Listeria monocytogenes auswirkt.
Anschließend wurde die PD-1-Blockade durch Antikörperapplikation untersucht. Hierzu wurde neben dem Transfer von OT-I WT CD8+ T-Zellen und der folgenden Immunisierung einer Gruppe ein anti-PD-1-Antikörper appliziert. Im Zuge der frühen Antikörperapplikation konnte ein Anstieg der CD8+ T-Zellen im Gegensatz zur Kontrollgruppe beobachtet werden. Dies zeigte sich auch in einer erhöhten IFN-gamma-Sekretion der in vitro antigenspezifisch-restimulierten Milzzellen. Die späte Antikörpergabe nach Immunisierung führte dagegen zu keiner Erhöhung der antigenspezifischen CD8+ T-Zellen sowie zu einer vergleichbaren Zytokinsekretion der Milzzellen beider Gruppen. Hieraus lässt sich schlussfolgern, dass die Expression von PD-1 primär während der frühen Phase der T-Zell-Antwort zum Tragen kommt. Es konnte nachgewiesen werden, dass eine anti-PD-1-Antikörperapplikation sowohl zu einem Anstieg der Anzahl antigenspezifischer CD8+ T-Zellen als auch zu einer verstärkten IFN-gamma-Sekretion führt. Dies lässt auf eine erfolgsversprechende Anwendung einer PD-1-Blockade durch Antikörperapplikation im Rahmen einer therapeutischen Anwendung schließen.
Kurzfassung auf Englisch: The aim of this thesis was to analyze the influence of PD-1 as a negative receptor on t cell activation and differenciation. To this end OT-I PD-1 ko CD8+ T cells as well as OT-I wildtyp T cells as an control were transfered into naive C57Bl/6 mice, followed by an immunization with the a vaccine-carrier containing the SIINFEKL peptid.
A high increase in antigenspecific activated OT-I PD-1 ko cells in comparison to wt cells could be detected after immunization. These differences were maintained during early as well as late stages of T cell development.
Additionally, PD-1 deficient T cells produced an increased amount of IFN-gamma after antigen specific restimulation of spleen cells. These results were corroborated by transfer of OT-I wt cells in PD-L1 ko or wt recipients. Here also an increased amount of cytokine producing T cells was found in PD-L1 ko recipients.
Furthermore the deficiency for PD-1 resulted in a higher amount of antigen specific T cell memory.
In a cytotoxic T cell assay no impairment regarding the functionality of persisting PD-1 deficient memory cells could be detected. To further analyze the effector functions of persisting memory cells, immunized mice were infected with transgenic Listeria monocytogenes expressing SIINFEKL. This infection led to a higher expansion of PD-1 deficient CD8+ T cells compared to their wt counterpart. This was accompanied by a strong decrease in bacterial load within the group that received OT-I PD-1 ko T cells. This furthermore indicates the functionality of persisting PD-1 deficient memory cells.
Additionally, the impact of PD-1 blockade by application of an anti-PD-1 antibody was analyzed. After transfer of OT-I wt T cells followed by immunization an anti-PD-1 antibody was applied. Here, an early administration of the antibody led to an increase in the amount of CD8+ T cells. However, no influence on T cell numbers could be detected when the antibody was applied at later time points. From this data, it can be concluded, that PD-1 inhibits the T cell development during the early course of T cell activation. Taken together these results suggest a potential therapeutical role of PD-1 blockade during immunization.

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