Authors:	Hemmerling, Julia Anne
Title:	Etablierung eines In-vivo-Modells zur Untersuchung der Rolle epidermaler Langerhanszellen bei der Entstehung der Transplantat-gegen-Wirt-Erkrankung nach allogener Blutstammzelltransplantation
Online publication date:	6-Feb-2012
Year of first publication:	2012
Language:	german
Abstract:	Dendritische Zellen der Haut, wie z.B. die Langerhanszellen (LC) der Epidermis, sind potente antigenpräsentierende Zellen (APC). Nach allogener Blutstammzelltransplantation (engl.: hematopoietic stemm cell transplantation, HSCT) persistieren Empfänger-APC und können Spender-T-Zellen aktivieren. Somit spielen dendritische Zellen eine kritische Rolle bei der Initiierung von akuter Transplantat-Gegen-Wirt-Reaktion (engl.: graft-versus-host-disease, GvHD).\r\nIn der vorliegenden Arbeit wurde ein Modellsystem entwickelt, welches humane Haut in einem Xenotransplantationsmodell nutzt, um die Wechselwirkung dieser gewebsständigen APC mit alloreaktiven T-Zellen zu untersuchen. Dafür wurden humane Resthautpräparate von subkutanem Gewebe befreit und intraskaptulär auf immunsupprimierte NOD/LtSz-scid IL2R#-null Mäuse (NSG) transplantiert. Diesen Tieren fehlen funktionale T-, B- und NK-Zellen, und sie tolerieren somit ein xenogenes Transplantat. Im Vergleich zu anderen immundefizienten Stämmen, haben sie eine erhöhte Lebenserwartung und es ist zudem möglich humane Hämatopoese durch Stammzellgabe zu etablieren.\r\nPublizierte Methoden der Hauttransplantation wurden für diese Arbeit optimiert und weiterentwickelt. So konnte die Erfolgsrate von 44% auf bis zu 95% gesteigert werden. Erste Untersuchungen fokussierten den Einfluss der Wundheilung auf die Verteilung dermaler Zellpopulationen, wie z.B. CD11c positive APC, und die Population der LC in der Epidermis. Während der ersten Wochen der Wundheilung war ein vorübergehendes Verschwinden der LC aus der Epidermis zu beobachten. Im Gegensatz dazu waren CD11c positive dermale Zellen permanent detektierbar. Die zu späteren Zeitpunkten festgestellte Repopulation der Epidermis mit LC unterstützt die Hypothese einer lokalen Vorläuferzelle. Die vorgelegten Daten und die lokale proliferative Aktivität dieser Zellen unterstreichen ihre Unabhängigkeit vom peripheren Blut. Versuche, eine Depletion der LC mittels UVC-Bestrahlung zu erreichen, gelangen nicht. Auch dies spricht für das Vorhandensein eines lokalen Vorläufers.\r\nZur Induktion von GvHD in der transplantierten Haut wurden in vitro DC des Hautspenders generiert und damit HLA-disparate T-Zellen stimuliert. Auf diese Weise sollte eine maximale Alloreaktivität gegen das Hauttransplantat generiert werden. In allen vorgestellten Systemen ließ sich nach Infusion der T-Lymphozyten in transplantierte Tiere, eine T-Zellinduzierte inflammatorische Reaktion auslösen. Optisch war eine deutliche Rötung des Transplantats feststellbar. Diese war jedoch nur in den Proben besonders deutlich, welche T-Zellen mit vorheriger in vitro Stimulation durch DC des Hautspenders erhalten hatten. Histologisch konnten Anzeichen einer Entzündung nachgewiesen werden. Neben Akanthose und Hyperparakeratose, waren deutliche T-Zellinfiltrate detektierbar. Auch Spaltbildung und Ablösung der Epidermis, sowie vereinzelte Apoptosen der epidermalen Zellen wiesen auf eine GvHD artige Entzündung hin.\r\nEine weitere Beobachtung nach T-Zellgabe, war die Depletion der LC aus der Epidermis. Auch konnte durch spätere T-Zellgaben keine weitere Hautrötung ausgelöst werden. Dies belegt die Funktion der LC als primäre Zielzelle der alloreaktiven T-Zellen. Unterstrichen wird dies durch Verwendung einer LC defizienten Haut, welche keine Hautrötung oder Anzeichen einer Entzündung entwickelte.\r\nZusammenfassend wurde für diese Arbeit ein Modellsystem entwickelt, welches es erlaubt Untersuchungen entzündlicher Hautkrankheiten unter Berücksichtigung hautständiger APC durchzuführen. Dabei kann dieses Modell in Zukunft für die Untersuchung von APC modulierenden Agenzien genutzt werden, da präklinische Modelle für spezies-spezifische Therapien bislang fehlten. Das Entstehen einer Entzündung könnte so verhindert oder eine Behandlung ermöglicht werden. Dendritic cells of the skin, e.g. Langerhans cells (LC) of the epidermis, are potent antigen-presenting cells (APC). After allogeneic hematopoietic stemm cell transplantation (HSCT) recipient APC can activate donor T cells. Thus dendritic cells play a critical role in the initiation of acute Graft-versus-host disease (GVHD). In the present study a model system was developed were human skin is used for a xenotransplantation on immunodeficient mice to analyse the interaction of these tissue standing APC with alloreactive T cells. Residual human skin was transplanted on NOD / scid IL2R LtSz-null mice (NSG). These animals lack functional T cells, B cells and NK cells. Because of this they tolerate xenogenic grafts. Compared to other immunodeficient strains they have an increased life span and it is also possible to establish human hematopoiesis in these animals by the transfer of human stem cells. Published methods of skin grafting were optimized for this thesis and were developed further. Initial investigations focused on the influence of wound healing and distribution of dermal cell populations, e.g. CD11c positive APC and the population of LC in the epidermis. During the first few weeks of wound healing a transient disappearance of LC was detectable. In contrast, CD11c positive dermal cells were detectable permanently. The observation of repopulation of LC in the epidermis supports the hypothesis of a local precursor cell. The local proliferative activity of these cells stresses this hypotheseis and makes them independent from peripheral blood. Experiments like the depletion of LC by UVC irradiation was not possible. This can be seen as another argument for the existence of a local precursor cell of the LC. For induction of GvHD, blood of the skin donor was used to generate DC in vitro and T cells from a third party donor were used to generate a maximum alloreactivity by stimmulation in vitro. An induction of T cell-induced inflammatory reaction could be detected after infusion of T-lymphocytes in the transplanted animals. Visually, a marked skin rash was observed. However, this was true for the samples which recieved T-cells stimmulated in vitro previously. Histological signs of inflammation were detected. In addition to acanthosis and hyperparaceratosis there were significant T-cell infiltrates detected. Also clefting, detachment of the epidermis, and scattered apoptosis of epidermal cells indicating a GVHD-like inflammation. Another observation after T cell transfer, was the depletion of LC from the Epidermis. LC seemed to be the first targent of alloreactive T cells. This is underlined by the use of a LC deficient skin, were no signs of inflammation were detectable after T cell transfer. In summary, this work has developed a model system, which it allows studies of inflammatory skin diseases. This model can be used in the future for investigation of APC modulating agents and may be used as preclinical Models for species-specific therapies that are missing so far.
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-1307
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-30438
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	109 S.
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