Regulatorische T-Lymphozyten Grundlagen, pathogenetische Bedeutung und potentielle diagnostische Anwendungen

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1 Regulatorische T-Lymphozyten Grundlagen, pathogenetische Bedeutung und potentielle diagnostische Anwendungen Dr. Thorsten Krieger Prof. Dr. Friedrich Haag Institut für Immunologie Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf

2 Lymphozyten-Populationen Lymphozyten B-Zellen T-Zellen NK-Zellen CD4+ CD8+ CD4+ Effektorzellen regulatorische T-Zellen (Tregs) CD4+ CD25 -/+ C127high CD4+ CD25++ C127low

3 Regulatorische T-Zellen (CD4+) hemmen andere T-Zellen

4 Text: Arial 28 pt, linksbündig, Aufzählung

5 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

6 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

7 FOXP3 ist der Gendefekt des IPEX-Syndroms

8 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

9 Foxp3+ Zellen sind durch hohe Expression des IL-2-Rezeptors (CD25) gekennzeichnet FOXP3 steuert die Entwicklung einer Population von regulatorischen T- Zellen 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

10 Tregs haben eine dominant supprimierende Funktion in vitro Proliferation CD25 CD4 Lymphknotenzellen einer Maus Stimulation von naiven T-Zellen über mehrere Tage mit anti-cd3- Antikörpern führt zu deren Proliferation Ko-Kultivierung von naiven T-Zellen über 3 Tage in Gegenwart von anti- CD3-Antikörpern mit CD25 - Zellen (grüne Population) CD25 + Zellen (blaue Population) Zahl der zugegebenen Zellen (x 10 4 ) aus: Hori S et al. Science 2003

11 Foxp3+ regulatorische T-Zellen haben eine supprimierende Funktion in vivo naive T-Zellen + Regulator- T-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)

12 Transfer von regulatorischen T-Zellen unterdrückt eine Colitis im Tiermodell durch Interaktion mit autoreaktiven T-Zellen und DCs

13 Immunpathogenese des M. Crohn

14 entzündlicher unterstützen

15 Foxp3+ regulatorische T- Zellen 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-T- Zellen Tang Q et al. J Exp Med (2004)

16 NOD Mäuse Remission = Glukose < 250 mg/dl an 2 aufeinanderfolgenden Tagen Behandlung eines bereits manifesten (spontanen) Diabetes durch Übertragung regulatorischer T-Zellen Tang Q et al. J Exp Med (2004)

17 Anwendung der Treg Bestimmung in der klinischen Forschung und Diagnostik im UKE

18 FoxP3+ Tregs in CD4+ Zellen <PerCP-Cy5-5-A>: CD <PerCP-Cy5-5-A>: CD CD4 CD <Pacific Blue-A>: CD3 CD4 FoxP <APC-A>: FoxP3 DG_V23

19 FoxP3+ Tregs sind CD25 hi und CD127 lo <PE-A>: CD <FITC-A>: CD <FITC-A>: CD CD FoxP <APC-A>: FoxP3 CD <APC-A>: FoxP3 FoxP3 CD CD <PE-A>: CD25 ü ä ö ä ä ä ü

20 Normwert Ermittelter Normwert für Tregs im peripherem Blut von 20 Blutspendern: 5,7-10,1 % der CD4+T-Lymphozyten

21 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.

22 Heterogenität der FoxP3+ Treg-Population <PE-Cy7-A>: CD <PE-Cy7-A>: CD CD FoxP3 <APC-A>: FoxP3 CD39 CD <PE-A>: CD25

23 Patienten mit MS weisen erniedrigte Zahlen von CD25+/CD39+ T-Zellen auf Borsellino G et al, Blood 2007

24 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

25 Kinderimmundefektambulanz HIV infizierte Kinder Gemeinsam mit dem Lymphozytenstatus wird auch die Zahl der regulatorischen T-Lymphozyten bestimmt.

26 Chronischh entzündliche Darmerkrankungen entzündlicher unterstützen? Untersuchungen in Colitis ulcerosa Patienten haben gezeigt, dass die Anzahl der Regulatorischen T-Zellen in der Darmmukosa, nicht jedoch im Blut erniedrigt sind

27 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 IPEX- Syndroms 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

28 ü

29 Offene Fragen Was ist CD39 Was ist Lag3 (Cartoon) Lymphocyte activation gene Literaturquelle CU