Untersuchungen zu den Kontrollmechanismen der Proliferation, Differenzierung und Kontraktion CD4+ T-Zellen im Interleukin-2 defizienten System / vorgelegt von Brigitte Nanan

• VerfasserIn: Nanan, Brigitte
• Place / Publishing House: 2001
• Year of Publication: 2001
• Language: German
• Physical Description: 108 Bl.; Ill., graph. Darst.

ger: ZUSAMMENFASSUNG Immunreaktionen sind komplexe physiologischge Vorgänge, die einer einer strengen Regulation unterliegen. Fehlgesteurte Immunreaktionen können die Ursache von Autoimmunopathien (z.B. chronisch entzündlichen Darmerkrankungen), atopischen Erkrankungen oder lymphoproliferativen Syndromen sein. In der hier vorliegenden Arbeit wurde einige Aspekte der Immunreaktion am Tiermodell untersucht. Hierfür wurden am Modellsystem der IL-2 wildtypischen und IL-2 defizienten Maus die drei Phasen der Immunreaktion - die Proliferation, die Differenzierung und die Kontraktion CD4+ T-Helfer-Zellen vergleichend analysiert. Zunächst konnte gezeigt werden, dass T-Zellen im IL-2 freien System proliferieren können. Die Proliferationsaktivität ist zwar deutlich geringer, kann jedoch durch exogen zugeführtes IL-2 rekonstituiert werden. Im folgenden wurde die Rolle von IL-21, einem erst kürzlich beschriebenen Interleukin, welches ähnliche biologische Funktionen wie IL-2 aufweist, untersucht. Auf mRNA-Ebene wurde gezeigt, dass IL-21 auf aktivierten CD4+ T-Zellen hochreguliert wird, während die Expression des spezifischen IL-21R auf naive CD4+ T-Zellen restringiert ist. Dies gilt gleichermaßen für IL-2 wildtypische und IL-2 defiziente CD4+ T-Zellen. Exogen zugeführtes IL-21 induziert eine zu IL-2 vergleichbare Erhöhung der Proliferationsaktivität im IL-2 defizienten System. Sowohl Blockierungsversuche, in denen der IL-21R geblockt wurde als auch des Aktivierungsmusters einzelner STATs geben jedoch keinen Hinweis dafür, dass endogenem IL-21 eine Rekonstitutionsfunktion im IL-2 defizienten System zukommt. Bezüglich der Differenzierung von CD4+ T-Zellen konnte sowohl in An- als auch in Abwesenheit von IL-2 eine Polarisierung in Richtung Th1 sowie in Th2 induziert werden. Analysen der Zellteilung und der Zytokinsekretion zeigten, daß die beschriebene IL-2 unabhängige IL-4 Sekretion nicht aufgrund zusätzlicher in vivo abgelaufener Zellteilung beruht. Für die klonale Kontraktion sind der Todesrezeptor Apo/Fas/CD95 und sein Ligand CD95L von übergeordneter Bedeutung. IL-2 scheint eine entscheidende Rolle bei der Regulation des Aktivierungsinduzierten Zelltodes (AICD) zu spielen. Daher wurde das Apoptoseverhalten in An- und Abwesenheit von IL-2 untersucht. Zudem wurde auf mRNA-Ebene, die Expression pro- und antiapoptotischer Moleküle ermittelt. Diese Analysen zeigten, dass die antiapoptotischen Moleküle Flip und A1 in IL-2-/- CD4+ T-Zellen hochreguliert werden. Frühere Daten zeigen, dass die Expression von CD95L und Caspase-8 in IL-2 defizienten Zellen im Vergleich zu IL-2 wildtypischen Zellen vermindert ist. Dies könnte eine Erklärung für die verminderte Apoptosesensitivität IL-2-/- Zellen unter milden CD95 Ligations-Bedingungen sein. In der vorliegenden Arbeit wurden einige der komplexen Regulationsvorgänge CD4+ Lymphozyten exemplarisch untersucht. Solche Untersuchungen stellen eine wichtige Voraussetzung dar, physiologischen Abläufe sowie die Entwicklung von Krankheitzuständen, besser verstehen zu können.

eng: SUMMARY The immunreaction is a complex physiological process, which is tightly regulated. Autoimmune, atopic or lymphproliferative diseases can be the result of dysregulated immunreactions. In our studies we investigated the different stages of the immunreaction in an animal model. For this purpose we used IL-2 wildtyp and IL-2 knock-out mice and investigated the three phases of the immunresponse - proliferation, differentiation and clonal contraction. Our studies showed that in the absence of IL-2 T cells are still capable to proliferate. The proliferative activity was significantly reduced, but could be reconstituted by exogenous IL-2. Further we studied the role of IL-21 in the IL-2 deficient system. IL-21 is a newly identified cytokine with similar biological activities to IL-2. RT-PCR analysis revealed transcripts of IL-21 predominantly in activated CD4+ T cells whereas IL-21R seems to be restricted to naive CD4+ T-cells. IL-2 wildtype and IL-2 knockout CD4+ T cells showed a similar expression pattern. As with IL-2 exogenous IL-21 could highly enhance proliferative responses in IL-2 deficient CD4+ T-cells. There is no evidence that IL-21 can replace IL-2 in the IL-2 deficient system. Neither blocking experiments, where IL-21R was blocked, nor the activation pattern of the different STATs could support the theorie that IL-21 can replace IL-2 in the IL-2 deficient system. With regard to the differentiation of CD4+ T cells we could show a polarization of T cells toward Th1 and Th2 in the presence and in the absence of IL-2. Analysis of the cell cycle and cytokine production showed that the previously described IL-2 independent IL-4 secretion was not due to further cell divisions in vivo. The death receptor Apo/CD95/Fas and its ligand CD95L are the central components involved in clonal contraction. IL-2 seems to play a critical role in the regulation of the Activation Induced Cell Death (AICD). For this reason we tested the apoptosis sensitivity in the presence and absence of IL-2. Furthermore, on mRNA-level the expression patttern of different pro- and antiapoptotic molecules were investigated. In this analysis we found an upregulation of the anti-apoptotic molecules FLIP and A1 in IL-2-/- CD4+ T cells. Previous datas revealed that compared to IL-2+ CD4+ T cells IL-2 deficient cells downregulate CD95L and Caspase 8. This might be an explanation for the reduced apoptosis-sensitivity in IL-2 knockout T cells after mild CD95 triggering. In this study some of the complex mechanisms that regulate of CD4+ T cells were studied. Such investigations are prerequisits for a better understanding of physiological and pathological processes.