Purinergic signaling in CD8 T cells and endothelial cells during experimental murine cerebral vasculitis

Abstract

This thesis explores the role of purinergic signaling in experimental murine cerebral vasculitis. The focus lies on the CD8 T cell-mediated pathogenesis in the BrEndO mouse model, which is characterized by Tamoxifen-inducible ovalbumin expression in cerebral endothelial cells. Our study revealed that SIINFEKL-specific CD8 T cells infiltrate brain parenchyma during BrEndO vasculitis. Notably, in the late recovery phase, these CD8 T cells exhibit upregulation of CXCR6 and the purinergic ecto-enzyme CD39. We also found a significant upregulation of the purinergic ATP receptor P2X7 on brain infiltrating CD8 T cells. Using an inhibitory nanobody against P2X7, we observed reduced infiltration of CD8 T cells and clinical improvement of the BrEndO mice. Additionally, through bulk mRNA sequencing, we investigated purinergic molecule expression on cerebral microvessels, identifying mRNA upregulation of ATP receptor P2X4, adenosine receptors, CD73 ecto-enzyme, and adenosine deaminase. While the definite cellular source of this upregulation remains unclear, potential anti-inflammatory and protective effects on the blood-brain barrier are indicated. In conclusion, targeting purinergic molecules holds promise for addressing CD8 T cell brain infiltration and maintaining an anti-inflammatory environment at the blood-brain-barrier in BrEndO vasculitis.

Diese Dissertation untersucht die Rolle von purinergen Signalwegen in experimenteller muriner zerebraler Vaskulitis. Dabei liegt der Fokus auf der CD8 T-Zell-vermittelten Pathogenese im BrEndO Mausmodell, das durch die Tamoxifen-induzierte Expression von Ovalbumin in zerebralen Endothelzellen induziert wird. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass SIINFEKL-spezifische CD8 T-Zellen im Rahmen der BrEndO Vaskulitis in das Hirnparenchym infiltrieren. Besonders in der späten Krankheitsphase weisen diese CD8 T-Zellen eine Hochregulation von CXCR6 und des purinergen Ektoenzyms CD39 auf. Darüber hinaus zeigt sich eine signifikante Hochregulation des purinergen ATP Rezeptors P2X7 auf in das Gehirn infiltrierten CD8 T Zellen. Durch die Verwendung eines inhibierenden Nanobodies gegen P2X7 kann eine reduzierte Infiltration von CD8 T Zellen sowie klinische Verbesserungen der BrEndO Mäuse beobachtet werden. Ferner wurde mittels bulk mRNA-Sequenzierung die Expression purinerger Moleküle auf zerebralen Mikrogefäßen untersucht und auf mRNA-Level eine Hochregulation der ATP-Rezeptoren P2X4, einiger Adenosin Rezeptoren, des purinergen Ektoenzyms CD73 und der Adenosindeaminase identifiziert. Während die genaue zelluläre Quelle der beobachteten purinergen mRNA-Regulation noch unklar bleibt, gibt es Hinweise auf mögliche entzündungshemmende und protektive Effekte von purinergen Signalwegen auf die Blut-Hirn-Schranke. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die gezielte Beeinflussung von purinergen Signalwegen vielversprechend ist, um die Hirninfiltration von CD8 T-Zellen zu reduzieren und eine anti-inflammatorische Umgebung in experimenteller zerebraler Vaskulitis (BrEndO) zu gewährleisten.