Charakterisierung CD4+ PD-1+ T-Zellen im Blut gesunder Menschen

Abstract

Zum Erhalt der immunologischen Balance aus pro- und antiinflammatorischen Kräften stehen dem menschlichen Organismus verschiedene Mechanismen zur Verfügung. Eine anti-inflammatorische Wirkung geht etwa von Regulatorischen T-Zellen aus, aber auch von Zytokinen und Oberflächenrezeptoren, wie dem koinhibitorischen Rezeptor PD-1. Diese Arbeit steht im Kontext von Studien zum immunsuppressiven Potential von CD4+PD-1+ T-Zellen im Rahmen einer humanen Malariainfektion. Hier sind CD4+PD-1+ T-Zellen in vitro in der Lage das proliferative Potential von antigenspezifischen T-Zellen zu supprimieren. Diese Ergebnisse implizieren einen zellextrinsischen Regulationsmechanismus, was darauf hindeutet, dass es sich bei CD4+PD-1+ T-Zellen um eine regulierende T-Zell-Population handelt, die nicht zu den natürlichen Regulatorischen T-Zellen (Tregs) gehört. Vor diesem Hintergrund wurde in der vorliegenden Arbeit das immunsuppressive Potential von CD4+PD-1+ T-Zellen außerhalb eines Malaria-spezifischen Kontextes untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass auch CD4+PD-1+ T-Zellen aus dem Blut gesunder Menschen in der Lage sind, das proliferative Potential stimulierter CD4+ T-Zellen auf eine Treg-ähnliche Weise zu supprimieren. In nachfolgenden Zytokinassays konnte eine Reduktion der Konzentrationen von IL-2, IFN-γ und IL-10 in den Zellkulturen gezeigt werden, in denen CD4+PD-1+ T-Zellen und CD4+ T-Zellen kokultiviert wurden. Zudem erfolgte die Phänotypisierung ruhender CD4+PD-1+ T-Zellen zur weiteren Charakterisierung dieser Zellpopulation. Es zeigte sich eine vermehrte Koexpression von CTLA4 auf CD4+PD-1+ TZellen, die sich nicht den Regulatorischen T-Zellen zuordnen ließen. Dafür ließen sich etwa ein Drittel der CD4+PD-1+ T-Zellen den Follikulären T-Helferzellen zuordnen, was in der Gesamtbetrachtung auf eine große Inhomogenität innerhalb dieser Population schließen lässt. Zusammengefasst ließ sich das aus dem Malariakontext bekannte extrinsisch-regulatorische Potential von CD4+PD-1+ T-Zellen auch mit Zellen von gesunden Probanden nachvollziehen. Das spricht dafür, dass dieser Mechanismus auch im Kontext anderer immunologischer Herausforderungen eine Rolle spielt. Dabei scheint die Population ruhender CD4+PD-1+ T-Zellen eine inhomogene Zellpopulation zu sein, die sich zu einem erheblichen Anteil den Follikulären T-Helferzellen zuordnen lässt. Ein besseres Verständnis der Eigenschaften von CD4+PD-1+ T-Zellen im Blut gesunder Menschen könnte helfen sie in einem Krankheitssetting besser antizipieren und zielgerichteter untersuchen zu können, was zu einem sichereren und zielgerichteteren Therapiedesign beiträgt.

Various mechanisms are available to the human organism to maintain the immunological balance of pro- and anti-inflammatory forces. An anti-inflammatory effect emanates from regulatory cell populations, such as regulatory T cells, as well as from cytokines and surface receptors, such as the co-inhibitory receptor PD-1. This work arose from studies on the immunosuppressive potential of CD4+PD-1+ T cells in the context of human malaria infection. There, CD4+PD-1+ T cells are able to suppress the proliferative potential of antigen-specific T cells in vitro. These results imply a cell-extrinsic regulatory mechanism, suggesting that CD4+PD-1+ T cells are a regulatory T cell population that does not belong to the natural regulatory T cells (Tregs). Against this background, the immunosuppressive potential of CD4+PD-1+ T cells was investigated outside a malaria-specific context in the present study. It was shown that CD4+PD-1+ T cells from the blood of healthy humans are also able to suppress the proliferative potential of stimulated CD4+ T cells in a Treg-like manner. Subsequent cytokine assays demonstrated a reduction in the levels of IL-2, IFN-γ and IL-10 in the cell cultures in which CD4+PD-1+ T cells and CD4+ T cells were co-cultured. In addition, phenotyping of resting CD4+PD-1+ T cells was performed to further characterise this cell population. An increased co-expression of CTLA-4 on CD4+PD-1+ T cells was found, which could not be assigned to the regulatory T cell population. On the other hand, about one third of the CD4+PD-1+ T cells could be assigned to the follicular T helper cells, which suggests a large inhomogeneity within this population when looking at the CD4+PD-1+ T cells as a whole. In summary, the extrinsic regulatory potential of CD4+PD-1+ T cells known from the malaria context could also be reproduced with cells from healthy volunteers. This suggests that this mechanism also plays a role in the context of other immunological challenges. In this context, the population of resting CD4+PD-1+ T cells appears to be an inhomogeneous cell population, a significant proportion of which can be assigned to follicular T helper cells. A better understanding of the properties of CD4+PD-1+ T cells in the blood of healthy individuals could help to better anticipate and target their properties in a disease setting, ultimately contributing to safer and more targeted therapy design.