Authors:	Lupp, Corinna
Title:	Mechanismen zur Suppression der experimentellen akuten Graft-versus-Host-Disease
Online publication date:	1-Jun-2011
Year of first publication:	2011
Language:	german
Abstract:	Die Transplantation von allogenen hämatopoetischen Stammzellen stellt für viele Patienten mit hämatologischen Erkrankungen, wie beispielsweise akuter Leukämie, oftmals die einzige kurative Therapieoption dar. Die Erkennung von Empfängerantigenen durch immunkompetente Zellen des Spenders bietet dabei die Basis für erwünschte Graft-versus-Tumor-Effekte, verursacht jedoch häufig außerdem die unerwünschte Graft-versus-Host Disease (GvHD), eine mitunter schwerwiegende Komplikation. In der vorliegenden Arbeit wurden potentielle Mechanismen zur Hemmung alloreaktiver CD4+ und CD8+ T- Zellen (TZ) und folglich zur Hemmung der akuten GvHD in einem experimentellen GvHD-Modell untersucht, welches auf dem Transfer von allogenen Zellen zwischen MHC-inkompatiblen Mausstämmen basiert. Die vorliegende Arbeit weist zum Einen darauf hin, dass das Fehlen MyD88- und TRIF-vermittelter Toll-like-Rezeptor-Signale zumindest im Rahmen des hier verwendeten Transplantationsmodells nicht zwingend zu einer Hemmung der akuten GvHD führt. Zum Anderen konnte belegt werden, dass CD4+ CD25+ regulatorische T-Zellen (Tregs) kompetente Suppressoren der durch alloreaktive CD4+ und CD8+ TZ ausgelösten akuten GvHD darstellen. In weiterführenden Experimenten ist gezeigt worden, dass die Tregs sich verschiedener Mechanismen bedienen, um ihre Zielzellen zu inhibieren. Das suppressive Zytokin Interleukin-10 kann als löslicher Mediator zumindest in vitro offenbar eine Rolle bei der Treg-vermittelten Suppression alloreaktiver TZ spielen. Da jedoch auch Tregs aus Interleukin-10-defizienten Spendern die GvHD-Entstehung in den Empfängern abschwächen konnten, müssen noch weitere Mechanismen involviert sein. Es konnte in einer gemischten Leukozyten Reaktion in vitro eine zellkontaktabhängige Kommunikation mittels gap junctions hauptsächlich zwischen den Tregs und den allogenen Dendritischen Zellen (DCs) nachgewiesen werden, welche prinzipiell den Transfer von cAMP möglich macht. Die Kommunikation zwischen Tregs und DCs resultierte in einem supprimierten Phänotyp der DCs, gekennzeichnet durch eine verminderte Expression kostimulatorischer Moleküle auf ihrer Oberfläche. Solche supprimierten DCs können als Folge die alloreaktiven Spender-TZ vermutlich nicht aktivieren. Das cAMP-erhöhende Rolipram konnte in einer gemischten Leukozyten Reaktion in vitro die Proliferation alloreaktiver CD4+ und CD8+ TZ hemmen. Daneben konnte die Treg-vermittelte Suppression alloreaktiver TZ und der GvHD in vivo durch die zusätzliche Verabreichung von Rolipram noch gesteigert werden. Im letzten Kapitel dieser Arbeit wurde beschrieben, dass die alleinige Aktivierung alloreaktiver CD8+ TZ ausreichend ist, um eine akute GvHD auszulösen. In diesem Zusammenhang konnte nachgewiesen werden, dass CD4+ CD25+ Tregs die akute GvHD auch in einer scheinbar MHC-II-unabhängigen Weise hemmen können. Zusammenfassend belegt die vorliegende Arbeit, dass Tregs in einem MHC-inkompatiblen Transplantationsmodell alloreaktive CD4+ und CD8+ TZ und folglich die Entstehung einer GvHD effizient hemmen können. Bei der Hemmung der GvHD kommen wahrscheinlich verschiedene Mechanismen zum Tragen. Zumindest in vivo scheint von Tregs produziertes Interleukin-10 eine untergeordnete Rolle bei der Suppression alloreaktiver TZ und der GvHD zu spielen, hierbei steht vermutlich vielmehr der cAMP-abhängige Suppressionsmechanismus im Vordergrund. For many patients with hematological malignancies allogenic hematopoietic stem cell transplantation is the only curative treatment option. The recognition of host alloantigens by donor cells is most likely the basis of Graft-versus-Tumor effects, but is oftentimes also the cause of Graft-versus-Host Disease (GvHD), a key contributor to the high morbidity and mortality rates in the context of allogenic hematopoietic stem cell transplantation.In this work potential mechanisms to attenuate alloreactive CD4+ and CD8+ T cells and therefore acute Graft-versus-Host reactions in an experimental allogenic MHC mismatched transplantation model were analyzed. It could be demonstrated that a lack of MyD88 and TRIF dependent toll like receptor signals does not suppress the induction of GvHD, at least in the transplantation setting that has been used here. In the second part of this work it could be demonstrated that CD4+ CD25+ regulatory T cells (Tregs) are potent suppressors of acute GvHD which is induced by the transplantation of allogenic CD4+ and CD8+ T cells. Tregs use different mechanisms to suppress their target cells. On the one hand the suppressive cytokine interleukin-10 as a soluble mediator seems to play a role in the suppression of alloreactive T cells at least in mixed leukocyte reactions in vitro. But further studies revealed that Treg mediated suppression of GvHD in vivo occurred independent of Treg derived interleukin-10. In a mixed leukocyte reaction in vitro Tregs communicated with allogenic Dendritic cells (DC) in a cell contact dependent manner via gap junctions which in principle allows the transfer of cyclic adenosine monophosphate (cAMP). This communication resulted in the functional inactivation of DC, characterized by the reduced expression of costimulatory molecules on the DC surface. The suppression of alloreactive T cells probably can be mediated indirectly by the Treg mediated suppression of host DC. The suppressed host DC themselves probably lose their ability to activate the alloreactive donor T cells. The cAMP elevating drug Rolipram could suppress the proliferation of alloreactive CD4+ and CD8+ T cells in a mixed leukocyte reaction in vitro. Additionally Treg mediated suppression of allogenic T cell activation and GvHD were enhanced upon additional treatment with rolipram.Within the last part of this work it could be demonstrated that the activation of alloreactive CD8+ T cells alone is sufficient to induce an acute GvHD. In this context it also could be demonstrated that CD4+ CD25+ Tregs seem to be able to suppress the acute GvHD in a MHC class II independent manner. Taken together this work shows that Tregs can suppress alloreactive CD4+ and CD8+ T cells and therefore the induction of GvHD in an allogenic MHC mismatched transplantation model. In vivo the secretion of interleukin-10 by Tregs seems to play a less important role whereas the cAMP dependent mechanism seems to play the dominant role in the inhibition of GvHD.
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 04 Medizin
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-4801
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-27930
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Appears in collections:	JGU-Publikationen