Mechanismen der Antigenpräsentation bei der Induktion der CD8-T-Zellantwort gegen das murine Cytomegalovirus

Abstract

Die Kontrolle der Cytomegalovirus(CMV)-Infektion durch CD8 T-Zellen ist abhängig von der effizienten MHC-Klasse-I-Präsentation viraler Peptide auf der Zelloberfläche. Um die Erkennung infizierter Zellen zu unterdrücken, interferieren während der Early (E)-Phase der murinen CMV (mCMV)-Infektion virale Immunevasine mit dem intrazellulären Transport von Peptid-MHC-I (pMHC-I) Komplexen. Den Immunevasinen gelingt es allerdings nicht, ein Priming mCMV-spezifischer CD8 T-Zellen zu verhindern. Daher wurde angenommen, dass die Initiation der antiviralen CD8 T-Zellantwort primär auf der Cross-Präsentation viraler Peptide auf nicht-infizierten, professionellen Antigen-präsentierenden Zellen (profAPC) beruht und damit unabhängig von viralen Immunevasionsmechanismen ist.rnIm Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde mittels BAC-Mutagenese eine mCMV-Rekombinante generiert, um die direkte Präsentation viraler Peptide durch die zusätzliche Expression des zentralen Immunevasins m152 bereits in der Immediate Early (IE)-Phase verstärkt zu unterdrücken. Wie erwartet reduzierte die verstärkte m152-Expression sowohl in der IE- als auch in der E-Phase die pMHC-I-Präsentation in vitro. Dies führte überraschenderweise nach Infektion immunkompetenter BALB/c-Mäuse (Haplotyp H-2d) zu einer verminderten CD8 T-Zellantwort und damit zur Verschlechterung der Kontrolle der Infektion im drainierenden Lymphknoten. Diese Beobachtungen weisen erstmals auf einen wichtigen Beitrag der direkten Antigenpräsentation bei der Initiation der mCMV-spezifischen CD8 T-Zellantwort im immunkompetenten Wirt hin. Zusätzlich konnte auch nach mCMV-Infektion von Cross-Präsentations-defizienten Mäusen (Haplotyp H-2b) eine antivirale CD8 T-Zellantwort initiiert werden. Diese Beobachtung bestätigt, dass durch direkte Antigenpräsentation auf infizierten profAPC trotz viraler Immunevasionsmechanismen eine CD8 T-Zellantwort induziert werden kann. Allerdings wurde weder die antivirale CD8 T-Zellantwort noch die Kontrolle der Infektion im Haplotyp H-2b durch die verstärkte m152-Expression moduliert.rnIn einem weiteren Teil der Arbeit konnte im klinisch relevanten Modellsystem der mCMV-Infektion von Knochenmarktransplantations (KMT)-Rezipienten (Haplotyp H-2d) gezeigt werden, dass die verstärkte m152-Expression die Rekrutierung IE1-spezifischer CD8 T-Zellen in die infizierte Lunge unterdrückt. Dies konnte sowohl früh nach Infektion, als auch während der viralen Latenz nachgewiesen werden. Zusätzlich war die Rekrutierung IE1-spezifischer CD8 T-Zellen in die Lunge deutlich vermindert in Ld--Rezipienten von Ld+-hämatopoetischen Zellen, die das IE1-präsentierende MHC-I-Molekül Ld nicht auf den nicht-hämatopoetischen Gewebszellen exprimieren. Diese Beobachtungen zeigen, dass die Rekrutierung antiviraler CD8 T-Zellen in ein peripheres Organ von der direkten Antigenpräsentation auf nicht-hämatopoetischen, infizierten Gewebszellen bestimmt wird.rnIn der vorliegenden Arbeit konnte somit erstmals gezeigt werden, dass trotz viraler Immunevasionsmechanismen nach mCMV-Infektion des immunkompetenten Wirtes und des KMT-Rezipienten die antivirale CD8 T-Zellantwort von der direkten Antigenpräsentation bestimmt wird.

The control of cytomegalovirus (CMV) infection by CD8 T cells depends on efficient presentation of viral peptides at the cell surface. Virus-encoded immunoevasins subvert recognition of infected cells by inhibiting the cell surface transport of peptide-loaded MHC-I (pMHC-I) complexes. Yet, it is current opinion that antiviral CD8 T-cell priming occurs predominantly through cross-presentation of antigenic material endocytosed by uninfected professional antigen-presenting cells (profAPC) and is therefore independent of viral immunoevasins.rnWe studied the CD8 T-cell response against a new recombinant murine CMV (mCMV) that expresses the most efficient mCMV-encoded immunoevasin m152 in the Early (E) phase and, in addition, ectopically in the Immediate Early (IE) phase, resulting in a strong inhibition of pMHC-I presentation in vitro. Surprisingly, after infection of immunocompetent BALB/c-mice (haplotype H-2d) enhanced immune evasion resulted in reduced CD8 T-cell priming in spite of increased viral gene expression in the draining regional lymph node (RLN), compared to mCMV-wildtype infection. This finding clearly identified a major contribution of direct antigen presentation to CD8 T-cell priming. In addition, mCMV-infection of mice (haplotype H-2b) deficient in the canonical cross-presentation pathway induces a broad antiviral CD8 T-cell response. These data confirm that direct antigen presentation can occur in infected profAPC despite the expression of immunoevasins. However, in mice of haplotype H-2b the antiviral CD8 T-cell priming and viral gene expression in the RLN were independent of m152 expression.rnAfter infection of immunocompromised, hematopoietic cell transplantation (HCT)-recipients (haplotype H-2d) enhanced expression of m152 reduced the recruitment of IE1-specific CD8 T cells to the lungs. Notably, recruitment of IE1-specific CD8 T cells was strongly reduced in Ld- recipients of Ld+ hematopoietic cells, which by themselves do not express IE1 peptide-presenting MHC-I molecule Ld on their tissue cells. These findings indicate that pulmonary recruitment of antiviral CD8 T cells depends on direct antigen presentation by non-hematopoietic tissue cells.rnIn conclusion, we show here that the antiviral CD8 T-cell response in the immunocompetent host as well as in the HCT recipient is driven predominantly by direct antigen presentation despite the presence of viral immune evasion molecules.