Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4301
Main Title: Die Modulation von CD4 + T-Zellen durch Lebersinusendothelzellen
Translated Title: Modulation of CD4+ T cells by liver sinusoidal endothelial cells
Author(s): Rudolph, Christine
Advisor(s): Scheffold, Alexander
Referee(s): Lauster, Roland
Scheffold, Alexander
Kurreck, Jens
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Die Leber verfügt über einzigartige immunregulatorische Funktionen, die eher zur Induktion von Toleranz führen, als eine Immunantwort auszulösen. Durch die Expression von von koinhibitorischen Rezeptoren und immunsupprimierenden Mediatoren übt die Leber einen entscheidenden Einfluss auf die Homöostase des gesamten Organismus aus. Das spezielle Milieu der Leber wird durch die Zusammensetzung und charakteristischen Eigenschaften der Zellpopulationen in den Sinusoiden und dem Parenchym bestimmt. Durch den geringen Durchmesser der Sinusoide haben passierende T-Zellen aus dem Blutstrom intensiven Kontakt mit den Lebersinusendothelzellen (LSEC), Kupffer Zellen und dendritischen Zellen der Leber. LSEC und die anderen leberresidenten antigenpräsentierenden Zellen (LAPC) nehmen Antigen aus dem Blutstrom auf und präsentieren diese über MHC Moleküle an T-Zellen. In dieser Arbeit wurde der Frage nachgegangen, auf welche Art und Weise eine Antigenpräsentation durch LSEC an CD4+ T-Zellen zur Induktion von Toleranz beiträgt und inwieweit sich die LSEC dabei von den anderen Leber APC unterscheiden. Der tolerogene Einfluss der Leber ist nicht nur auf das Organ selbst beschränkt, sondern spielt auch eine Rolle in peripheren Geweben. Damit T-Zellen lokal wirken können, müssen sie in die entsprechenden Gewebe migrieren. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass LSEC bei einer antigenspezifischen Aktivierung von naiven CD4+ T-Zellen und Th1 Zellen in vitro die darmspezifischen Homingrezeptoren α4β7-Integrin und z.T. CCR9 auf den T-Zellen hochregulierten, während die LAPC nicht dazu in der Lage waren. Die Induktion der Darmhoming-Repetoren war abhängig von LSEC-eigener Retinolsäure. In in vivo Homingassays wurde für LSEC-re-aktivierte Th1 Zellen eine präferentielle Einwanderung in den Darm und das darmassoziierte lymphatische Gewebe (GALT) nachgewiesen. Die Modulation der Effektorfunktion von T-Zellen bzw. die Induktion von Apoptose sind wichtige Mechanismen der Toleranzentstehung in der Leber. In vitro Kokulturen von LSEC bzw. LAPC mit naiven CD4+ T-Zellen bzw. Th1 Zellen zeigten, dass LSEC die Induktion bzw. Expression des pro-inflammatorischen Zytokins Interferon-γ verringerten, während die LAPC vorrangig Apotose induzierten. Die Aktivierung von CD4+ T-Zellen durch LSEC unter homöostatischen Bedingungen führt zur Induktion von FoxP3-Helios+ regulatorischen T-Zellen (TLSEC). Mittels in vitro Suppressionsassays wurde die Suppression der Proliferation und Expression von Effektorzytokinen von CD8+ T-Zellen analysiert. TLSEC waren gleichermaßen suppressiv, wie ex vivo-isolierte regulatorische T-Zellen. Im Zusammenhang mit den darm-spezifischen Migrationseigenschaften wurde in einem Transfercolitismodel in vivo die regulatorische Kapazität der TLSEC auf die Entstehung einer Darmentzündung untersucht und ansatzweise bestätigt. Wurden CD4+ T-Zellen unter Th1-polarisierenden Bedingungen durch LSEC in vitro aktiviert, dann entstanden Th1 Zellen, die neben dem pro-inflammatorischen IFNγ zusätzlich das anti-inflammatorische Zytokin IL-10 exprimierten. Diese Th1LSEC wirkten nicht mehr pro-inflammatorisch, sondern supprimierten sogar eine Th1-vermittelte Entzündung in vivo. Die Induktion von IL-10+ Th1 Zellen durch den Notch-Signalweg ist beschrieben. Hier wurde gezeigt, dass LSEC die Notch-Liganden der Dll- und Jagged- Familie auf einem hohen Niveau exprimierten. Die Blockade des Notch-Signalwegs mittels eines γ-Sekretaseinhibitors bzw. die Verwendung von Notch-defizienten CD4+ T-Zellen resultierten in einer spezifischen Inhibition der IL-10 Expression in Th1LSEC. Aus den Ergebnissen folgt, dass LSEC, abhängig vom Notch-Signalweg, suppressive IL-10+ Th1 Zellen induzieren. Zusammenfassend wurde in der hier vorliegenden Arbeit gezeigt, dass LSEC in vitro sowohl unter homöostatischen, als auch unter inflammatorischen Bedingungen regulatorische CD4+ T-Zellen induzieren. Zusätzlich haben LSEC in der Leber die einzigartige Fähigkeit, durch die Hochregulation von darmspezifischen Homing-rezeptoren auf CD4+ T-Zellen, nicht nur zur Immunregulation in der Leber selbst, sondern auch im Darm beizutragen.
The liver has unique immune regulatory poperties that results in the induction of tolerance rather than inflammatory responses to antigens. By the expression of coinhibitory molecules and immunosuppressive mediators the liver plays an important role for systemic homeostasis. The unique microenvironment and the cellular constitution of the sinusoids and the parenchyma determine the outcome of hepatic immune responses. Due to the small diameter of the blood vessels, passing T cells can intensively interact with the liver sinusoidal endothelial cells (LSEC), Kupffer cells and dendritic cells. Nutrient- and hepatotrophic antigens are taken up by various liver antigen presenting cells (APC) and are presented via major histocompatibility complex class II molecules to CD4+ T cells. The present study addressed the question how the antigen-specific activation of CD4+ T cells by LSEC contributes to tolerance induction and analyzed the differences between LSEC and other liver APC during this interaction. The tolerogenic capacity of the liver is not restricted to the organ itself, but has rather systemic relevance. To affect the local immune response, T cells have to migrate into the respective tissues. Antigen-specific activation of naive CD4+ T cells and Th1 cells by LSEC in vitro induced expression of the gut-specific homing receptors α4β7-integrin and partially CCR9 on CD4+ T cells, whereas activation by LSEC-negative liver APC (LAPC) failed to increase receptor expression. Induction of gut homing receptors depended on retinoic acid, provided by LSEC. Consequently, LSEC-modulated Th1 cells migrated preferentially into the gut and gut-associated lymphoid tissue (GALT), as confirmed by homing assays in vivo. Both, the induction of apoptosis and the modulation of effector cell properties are possible underlying mechanisms contributing to hepatic tolerance. By in-vitro-culture systems, the capacity of LSEC to prevent or even inhibit expression of interferon (IFN)-γ in CD4+ T cells was demonstrated. In contrast, LAPC induced or maintained IFNγ expression in CD4+ T cells and promoted T cell apoptosis, in addition. The antigen-specific activation of naive CD4+ T cells by LSEC under steady state conditions induced the generation of regulatory FoxP3-Helios+CD4+ T cells (TLSEC). TLSEC were able to suppress proliferation and cytokine secretion of CD8+ T cells in vitro, to the same extent as ex vivo isolated regulatory T cells. According to their gut-specific migratory capacities, TLSEC even suppress the pathogenesis of a T cell-mediated intestinal inflammation in a transfer colitis model in vivo. When CD4+ T cells are primed by LSEC under Th1-polarizing conditions in vitro, IL-10+ Th1 cells were generated. Due to the expression of the anti-inflammatory cytokine IL-10 LSEC-activated Th1 cells (Th1LSEC) failed to promote a delayed type hypersensitivity (DTH) response, but rather suppressed a Th1-mediated inflammation in vivo. IL-10 expression in Th1 cells facilitates self-limitation of immune responses and prevents Th1 cell-induced pathology. IL-10+ Th1 cells can be induced via the Notch pathway. Interestingly, LSEC express high levels of Notch ligands of the Dll and Jagged family. When Notch signaling was blocked by γ-secretase inhibitor or by the usage of Notch-deficient CD4+ T cells in vitro IL-10 induction by LSEC was selectively impaired. In conclusion, LSEC induce IL-10+ Th1 cells via the Notch pathway. In the present study the induction of regulatory CD4+ T cells by LSEC under steady state and inflammatory conditions was demonstrated. In addition, LSEC have the outstanding capacity in the liver to induce gut-specific homing receptors on T cells and thereby not only contributing to the immune regulation of the liver, but also to intestinal homeostasis.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-60463
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4598
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4301
Exam Date: 5-Dec-2014
Issue Date: 3-Mar-2015
Date Available: 3-Mar-2015
DDC Class: 573 Einzelne physiologische Systeme bei Tieren
Subject(s): CD4+ T-Zellen
Gewebespezifische Migration
Lebersinusendothezellen
Th1 Zellen
Toleranz
CD4+ T cells
Liver sinusoidal endothelial cells
Th1 cells
Tissue-specific migration
Tolerance
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