tregs dresden
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Regulatorische T-Lymphozyten Grundlagen, pathogenetische Bedeutung und potentielle diagnostische Anwendungen Dr. Thorsten Krieger Prof. Dr. Friedrich Haag Institut für Immunologie Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf Lymphozyten-Populationen Lymphozyten B-Zellen T-Zellen Helfer TZellen CD4+ CD4+ Effektorzellen CD4+ CD25 -/+ C127high NK-Zellen CD8+ regulatorische T-Zellen (Tregs) CD4+ CD25++ C127low Regulatorische T-Zellen (CD4+) hemmen andere T-Zellen Funktionsm echanism en von reg ulatorischen T-Lym p hozyten • Text: Arial 28 pt, linksbündig, Aufzählung IL3 5 IL1 0 Effector T cell IDO Death d ue to cytokine d ep rivation Throug h g ap junktions CTLA4 CD8 0 / CD8 6 A2 A CD3 9 CD7 3 Ad enosine Vig nali et al. Nature Review s Im m unolog ie 2 0 0 8 Inhib ition of DC m aturation and function Das IPEX-Syndrom • • • • immune dysfunction polyendocrinopathy enteropathy X-linked • multiple autoimmune Phänomene, vor allem endokrine Drüsen und Gastrointestinaltrakt betreffend aus: Nieves DS et al. Arch Dermatol. 2004 Das IPEX-Syndrom • • meist innerhalb der ersten Lebensjahre letal X-chromosomal gebundener Erbgang Lymphozytäres Infiltrat der Haut bei einem Patienten mit IPEX-Syndrom aus: Nieves DS et al. Arch Dermatol. 2004 FOXP3 ist der Gendefekt des IPEX-Syndroms Die Scurfy-Maus: ein natürliches Tiermodell des IPEX-Syndroms • Der Gendefekt der Scurfy-Maus wurde auf das Foxp3-Gen kartiert • Deletion dieses Gens in Wildtyp-Mäusen rief denselben Phänotyp hervor • genetische Komplementierung mit einem intakten Foxp3-Gen führte zum Verschwinden der Symptome aus: Smyk-Pearson SK et al. Clin Exp Immunol 2003 FOXP3 steuert die Entwicklung einer Population von „regulatorischen“ TZellen • Foxp3+ Zellen sind durch hohe Expression des IL-2-Rezeptors (CD25) gekennzeichnet • diese Population fehlt in Patienten mit dem IPEX-Syndrom • werden als CD4+/CD25+/FoxP3+ regulatorische T-Zellen (Tregs) bezeichnet Torgerson TR. Springer Sem Immunol 2006 CD25 Tregs haben eine dominant supprimierende Funktion in vitro Lymphknotenzellen einer Maus Proliferation CD4 Zahl der zugegebenen Zellen (x 104) • Stimulation von naiven T-Zellen über mehrere Tage mit anti-CD3Antikörpern führt zu deren Proliferation • Ko-Kultivierung von naiven T-Zellen über 3 Tage in Gegenwart von antiCD3-Antikörpern mit – CD25- Zellen (grüne Population) – CD25+ Zellen (blaue Population) aus: Hori S et al. Science 2003 Foxp3+ regulatorische T-Zellen haben eine supprimierende Funktion in vivo naive T-Zellen + RegulatorT-Zellen naive T-Zellen • Auslösen einer Colitis in immundefizienten Mäusen (ohne eigene T-Zellen) durch Übertragung naiver T-Zellen aus einer normalen Maus (blaue und rote Linien) • die Colitis wird verhindert durch die zusätzliche Übertragung einer Population von aufgereinigten CD25+ Regulator-T-Zellen (grüne Linie) aus: Powrie F. Immunol Rev (2005) Transfer von regulatorischen T-Zellen unterdrückt eine Colitis im Tiermodell durch Interaktion mit autoreaktiven T-Zellen und DCs Immunpathogenese des M. Crohn Kann d ie Bestim m ung d er Reg ulatorischen T-Zellen im p erip heren Blut d ie Diag nostik chronisch entzündlicher Darm erkrankung en unterstützen ? Exp erim enteller Diab etes m ellitus Typ 1 in d er Maus Foxp3+ regulatorische TZellen haben eine supprimierende Funktion in vivo • Auslösen eines Diabetes mellitus durch Übertragung von T-Zellen, die gegen ein Insel-Antigen gerichtet sind • Verhindern des Diabetes durch gleichzeitige Übertragung von Regulator-TZellen Tang Q et al. J Exp Med (2004) Exp erim enteller Diab etes m ellitus Typ 1 in d er Maus NOD Mäuse Remission = Glukose < 250 mg/dl an 2 aufeinanderfolgenden Tagen Treg s Keine Treg s W ochen nach Behand lung • Behandlung eines bereits manifesten (spontanen) Diabetes durch Übertragung regulatorischer T-Zellen Tang Q et al. J Exp Med (2004) Anwendung der Treg Bestimmung in der klinischen Forschung und Diagnostik im UKE FoxP3+ Tregs in CD4+ Zellen 10 41.2 105 Helferzellen <PerCP-Cy5-5-A>: CD4 <PerCP-Cy5-5-A>: CD4 105 4 103 102 10 11.4 ( Beim Menschen auch aktivierte Helferzellen) 103 102 0 0 102 103 104 <Pacific Blue-A>: CD3 105 CD4 CD4 4 86.2 0 CD3 Treg s 0 FoxP3 102 103 104 <APC-A>: FoxP3 DG_V23 105 105 104 104 104 103 <FITC-A>: CD127 105 <FITC-A>: CD127 105 103 0 0 0 FoxP3 10 2 3 10 10 <APC-A>: FoxP3 4 10 5 0 10 2 3 10 10 <APC-A>: FoxP3 4 10 5 CD127 102 CD127 102 0 76.1 1.93 Aktivierte Effektorzellen CD2 5 + 103 102 CD25 <PE-A>: CD25 FoxP3+ Tregs sind CD25hi und CD127lo CD2 5 + + Treg s 12.5 0 CD25 9.48 10 2 3 10 10 <PE-A>: CD25 4 10 FoxP3 Die b ild ung eutlicht, auf w elche TregAb s sind IL7 R (rechts CD1 2 7 )verd neg ativ Pop ulation IL2 vorw ieg end w irkt und w arum IL2 -AK Durch Anfärb ung m it CD4 /CD2 5 /CD1 2 7 können Treg s z uverlässig nicht zu einer Verring erung von Autoim m unp rozessen vo n aktivierten Effekto rzellen unterschied en w erd en führen. Auf eine intrazelluläre Anfärb ung , w ie sie für Fo xP3 no tw end ig ist, kann verzichtet w erd en; d ie Metho d e ist d eshalb ro utinetaug lich 5 Normwert • Ermittelter Normwert für Tregs im peripherem Blut von 20 Blutspendern: 5,7 - 10,1 % der CD4+T-Lymphozyten MS-Patienten • Studie mit der MS-Ambulanz (PD Dr. Heesen) • Die MS gilt als T-Zell vermitteltes Krankheitsbild • Regulatorische T-Zellen und Dendritische Zellen wird eine entscheidene Rolle in der Modulation der Immunantwort zugerechnet • Verglichen werden zwei MS Kollektive (n 2x40) mit und ohne Depression. • Untersucht wurden Klinik, eigene Einschätzung des Patienten, cerebrales MRT, hormonellen Parametern zur Beurteilung der hypothalamischen/hypophysären Achse, und die Lymphozytensubpopulationen inkl. der regulatorischen T-Zellen und T-Zell-Stimulationstests. 10 4 6.36 5.85 <PE-Cy7-A>: CD39 10 5 103 10 5 10 4 102 0 0 CD39 81.9 0 FoxP3 5.87 102 103 104 <APC-A>: FoxP3 105 7.81 5.13 80.8 6.28 103 102 CD39 <PE-Cy7-A>: CD39 Heterogenität der FoxP3+ Treg-Population 0 CD25 102 103 104 <PE-A>: CD25 105 Patienten mit MS weisen erniedrigte Zahlen von CD25+/CD39+ T-Zellen auf Borsellino G et al, Blood 2007 . . . Eig net sich CD3 9 als Treg Aktivierung s-m arker ? Lebertransplantation • Studie mit der Kinderklinik (PD Dr. Ganschow) • Einige lebertransplantierte Kinder entwickeln im Gegensatz zu Erwachsenen eine erstaunliche Toleranz des Transplantats, die unanhängig von der MHC Kompatibilität des Empfängers vs. Spenders ist, so dass die Immunsuppressive Therapie stark zurückgefahren werden kann. • Monitoring der Abstoßungsreaktionen nach 1 Jahr durch: - Entzündungsmarker, - Transaminasen - Transplantatbiopsie - Lymphozytendifferenzierung und Bestimmung der regulatorischen T-Zellen Kinderimmundefektambulanz • HIV infizierte Kinder • Gemeinsam mit dem Lymphozytenstatus wird auch die Zahl der regulatorischen T-Lymphozyten bestimmt. Chronischh entzündliche Darmerkrankungen Kann d ie Bestim m ung d er Reg ulatorischen TZellen im p erip heren Blut d ie Diag nostik chronisch entzündlicher Darm erkrankung en unterstützen ? • Untersuchungen in Colitis ulcerosa Patienten haben gezeigt, dass die Anzahl der Regulatorischen T-Zellen in der Darmmukosa, nicht jedoch im Blut erniedrigt sind Zusammenfassung • Die Bestimmung der regulatorischen T-Lymphozyten ist durch Oberflächenmarker möglich. Die Methode ist unkompliziert, reproduzierbar und routinetauglich. • Die Bestimmung der Tregs ist zur Diagnostik des IPEXSyndroms sehr hilfreich • Die Zahl der Treg´s im peripherem Blut scheint nach ersten Untersuchungen nicht mit dem Entzündungsgeschehen im Organ zu korrelieren • Es sollte Gegenstand zukünftiger Studien sein, ob die zusätzliche Bestimmung von Aktivierungsmarkern auf bzw. in Treg´s die Aussagekraft der Diagnostik erhöhen können Vielen Dank für Ihre Aufm erksam keit Offene Fragen • Was ist CD39 • Was ist Lag3 (Cartoon) Lymphocyte activation gene • Literaturquelle CU
