Die Rolle von CD160 in der Immunantwort gegen Wurminfektionen

Abstract

Etwa ein Viertel der Menschheit ist mit parasitären Würmern infiziert. Strongyloides ratti (S. ratti) ist ein nagetierspezifischer parasitärer Fadenwurm, der gewebemigrierende und intestinale Lebensstadien aufweist. Mit S. ratti infizierte Mäuse stellen ein gutes Modell dar, um Immunreaktionen gegen Würmer zu untersuchen. Immunkompetente Mäuse beenden die Infektion durch eine Typ-II-Immunantwort innerhalb von 2-4 Wochen. Diese Beendigung der Infektion hängt von der adaptiven Immunität ab. RAG K.O. Mäuse, denen T- und B-Zellen fehlen, bleiben über ein Jahr lang infiziert. Dennoch reicht die angeborene Immunität in RAG K.O. Mäusen aus, um die Wurmlast im Darm von anfänglich ca. 80 Parasiten am Tag 6 p.i. auf 2-5 Parasiten pro Maus zu späteren Zeitpunkten zu reduzieren. In beiden Fällen sind mukosale Mastzellen die entscheidenden Effektorzellen, welche die Abstoßung von S. ratti aus dem Darm vermitteln. Alle Immunreaktionen sind streng reguliert, unter anderem durch Checkpoint-Moleküle, die für das Aktivieren und Bremsen von Effektor-Zellen verantwortlich sind. Ein solches Checkpoint-Molekül ist CD160, ein regulatorischer Rezeptor, der auf T-Zellen, aber auch auf Zellen des angeborenen Immunsystems wie natürliche Killer (NK) NK-Zellen und ILC1 exprimiert wird. Zudem wurde in dieser Arbeit zum ersten Mal gezeigt, dass ILC2 und ILC3 CD160 exprimieren. CD160 bindet an MHC-I und an HVEM und kann, abhängig vom Kontext, sowohl negativ als auch positiv regulieren. Dieses Forschungsvorhaben untersuchte die Rolle von CD160 bei der Regulation der angeborenen und adaptiven Immunantwort gegen S. ratti. Dazu wurde der Infektionsverlauf in CD160-defizienten Mäusen mit immunkompetentem und immundefizientem genetischem Hintergrund verglichen. Die Anwesenheit oder Abwesenheit von CD160 hatte keinen Einfluss auf die Anzahl der wandernden Larven im Gewebe. Obwohl CD160 sowohl auf T-Zellen als auch auf Zellen des angeborenen Immunsystems exprimiert wird, spielte dieser regulatorische Rezeptor also keine Rolle bei der Bekämpfung der gewebemigrierenden Larven während der Infektion mit S. ratti. Während immunkompetente CD160 K.O. Mäuse die Infektion ähnlich schnell wie Wildtyp Mäuse beendeten, zeigte sich am sechsten Tag der Infektion eine Verschiebung der adulten Parasiten vom Dünndarm in den Dickdarm. Dies ging mit einer leicht erhöhten Produktion von Typ-II-Zytokinen in CD160 K.O. Mäusen einher. Es konnten jedoch keine Unterschiede in der TH2-Polarisation, T-Zell-Expansion, Antikörperproduktion, Mastzellaktivierung, oder im intestinalen Mikrobiom zwischen WT und CD160 K.O. Mäusen festgestellt werden. Zudem etablierte sich eine schützende Gedächtnisantwort gegen eine zweite S. ratti Infektion in Gegenwart und Abwesenheit von CD160 in vergleichbarer Weise. Somit scheint CD160 keine wesentliche Rolle bei der Regulation adaptiver Immunantworten gegen S. ratti zu spielen. Die Untersuchung der angeborenen Immunantwort offenbarte eine bisher unbekannte und wesentliche Rolle von CD160-vermittelten Signalen bei der Wurmabwehr durch ILC2 und bei der ILC2-gesteuerten Mastzellaktivierung. Beim Vergleich der Wurmlast in RAG K.O. und RAG K.O. x CD160 K.O. Mäusen zeigte sich in Abwesenheit von CD160 von Tag 6 bis Tag 97 p.i. eine unverändert hohe Anzahl von ca. 50 Parasiten pro Maus, während CD160-kompetente RAG K.O. Mäuse die Anzahl der Parasiten nach Tag 6 p.i. auf ca. 2-5 Würmer reduzieren konnten. Die Reduktion der Wurmlast in S. ratti infizierten RAG K.O. Mäusen ging mit einer intestinaler Mastozytose und Degranulation mukosaler Mastzellen einher, die in RAG K.O. x CD160 K.O. Mäusen nicht zu messen war. Dies war nicht auf einen intrinsischen Defekt der CD160 K.O. Mastzellen zurückzuführen. Die frühe Aktivierung von Mastzellen während einer Infektion mit S. ratti ist abhängig von Zytokinen wie IL-13 und IL-9, die von ILC2 produziert werden können. Während der Infektion mit S. ratti expandierten ILC2 und die CD160 Expression auf den ILC2s stieg an. Im Gegensatz dazu expandierten ILC2 nicht in RAG K.O. x CD160 K.O. Mäusen. CD160-defiziente ILC2 reagierten im Vergleich zu CD160-kompetenten ILC2 auf in vitro und in vivo Stimulation mit einer reduzierten Zytokinproduktion, insbesondere von IL-13 und IL-9. Zusammenfassend deuten die vorliegenden Daten darauf hin, dass CD160-vermittelte Signale in intestinalen ILC2 eine essenzielle Rolle bei der Expansion und Zytokinproduktion im Kontext von Wurminfektionen spielen. Der Defekt in der ILC2-Expansion und Zytokinproduktion bei S. ratti infizierten RAG K.O. x CD160 K.O. Mäusen erklärt den Ausfall der Mastzellaktivierung und folglich die mangelnde Kontrolle der intestinalen Parasitenlast. Interessanterweise konnte durch die Verwendung von RAG K.O. x HVEM K.O. Mäusen gezeigt werden, dass HVEM als funktioneller Ligand für das ILC2-stimulierende CD160 keine wesentliche Rolle zu spielen scheint. Es bleibt daher offen, ob CD160 durch den alternativen Liganden MHC-I engagiert wird, oder tonisch ohne Liganden-Engagement signalisiert. In Anwesenheit des adaptiven Immunsystems war dieser bedeutsame Einfluss von CD160 auf die ILC2-Aktivierung nicht sichtbar, da das adaptive Immunsystem offenbar in der Lage war, die beeinträchtigten Funktionen von ILC2 zu kompensieren, bis die Infektion erfolgreich bekämpft wurde.