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Die Deletion des zytotoxischen NK-Zellrezeptors NKp46 führt zu einer Modulation der Immunantwort bei der Abstoßung muriner Herztransplantate
Le, Cam-Tien
Eine Vielzahl der heute verwendeten Immunsuppressiva ist nebenwirkungsreich und wirkt häufig unspezifisch. Daher ist das Ziel neuer Studien, unter Berücksichtigung der molekularen Mechanismen der Transplantatabstoßung, optimierte Strategien für eine gezielte Immunsuppression zu entwickeln. In diesem Zusammenhang mehren sich die Hinweise, dass NK-Zellen durch Beeinflussung der adaptiven Immunantwort eine wichtige Rolle bei der Abstoßung übernehmen. Bisherige Analysen zur Funktion von NK-Zellen in der akuten Abstoßung fokussierten jedoch auf Rezeptoren wie NK1.1 und NKG2D, welche u.a. auch auf T- und NKT-Zellen exprimiert werden. Im Mittelpunkt dieser Dissertationsarbeit stand daher die Identifikation der Rolle des aktivierenden Zytotoxizitätsrezeptor NCR1 (NKp46), welcher spezifisch auf NK-Zellen exprimiert wird. Als Grundlage zur Untersuchung der Funktion von NCR1 in der Transplantatabstoßung diente das Modell der heterotopen Herztransplantation in der Wildtyp bzw. NCR1GFP/GFP Maus, welche anstelle von NCR1 das GFP-Reportergen exprimiert. Im ersten Teil der Arbeit wurde die Infiltration von verschiedenen Lymphozytenpopulationen in das Spenderorgan unter kinetischen Gesichtspunkten untersucht. Es konnte nachgewiesen werden, dass NK- und DC-Populationen bereits vor den T-Zellen im Allotransplantat akkumulieren. Die dazu reziprok verlaufenen Profile in den Milzen und Lymphknoten lassen vermuten, dass eine Migration der Zellen aus den lymphatischen Organen in das Transplantat stattfindet. Im zweiten Teil der Studie wurden zum Wildtyp vergleichende Analysen in NCR1GFP/GFP Mäusen durchgeführt. Interessanterweise stießen NCR1-defiziente Mäuse die Spenderherzen im Vergleich zum Wildtyp mit zwei Tagen Verzögerung ab. Obwohl naive NK-Zellen aus NCR1-defizienten Mäusen eine signifikant geringere zytotoxische Aktivität besaßen, stieg die Zytotoxizität nach der Transplantation auf zum Wildtyp vergleichbare Werte an. Dank des GFP-Signals konnte bewiesen werden, dass im Transplantat detektierte NK-Zellen tatsächlich vom Empfänger stammen. Ebenso wurde gezeigt, dass NK-Zellen nach der Transplantation in der Milz auch in T-Zellzonen bzw. in die Marginalzone migrieren. Weiterhin führte eine NCR1-Defizienz nach Transplantation zu einer reduzierten NK-Zellinfiltration, verminderten Produktion von Zytokinen und Effektormolekülen (IFN-y, Granzyme B, Perforin) sowie einer Verringerung von CD4+ T-Zellen bei gleichzeitiger Induktion von CD8+ T-Zellen und Tregs. Die Ergebnisse sprechen für einen Beleg, dass der NK-Zell-spezifische Rezeptor NCR1 im Abstoßungsprozess immunregulatorisch auf die adaptive Immunantwort und Toleranzinduktion wirkt. Diese Ergebnisse sind insbesondere von klinischer Relevanz, da NK-Zellen in zeit- und zielgerichteten immunmodulierenden Therapiestrategien zur Verlängerung des Transplantatüberlebens nur unzureichend als Gegenstand von Untersuchungen dienten.
Immunosuppressive drugs, that suppress the immune system nonspecifically, cause a wide range of side effects. Therefore new approaches to develop strategies for optimized immunosuppression consider the molecular mechanisms of transplant rejection in solid organs. In this context it was shown that NK cells play an important role in the rejection process by influencing the adaptive immune response. However, previous studies analyzing the involvement of NK cells in acute rejection focused on receptors like NK1.1 and NKG2D, which are also expressed on T- and NKT cells. In order to assess the possible role of the NK cell specific cytotoxicity receptor NCR1 (NKp46) in mediating allograft rejection, we used NCR1 knockout mice on a C57BL/6 background in which a GFP cassette was implemented into the NCR1 locus (NCR1GFP/GFP). In a well established experimental model of acute rejection BALB/c donor hearts were transplanted into NCR1GFP/GFP mice, whereby BALB/c to C57BL/6 transplantations served as controls. Analyzing graft infiltrating lymphocytes we identified a time dependent regulation of graft infiltration by host lymphocyte subsets. We showed that NK cells and Dendritic cells accumulated shortly after transplantation, even before T cell infiltration was detected. However, the reciprocal expression patterns of lymphocytes in the spleen and lymph nodes suggest a migration from the lymphatic organs into the graft. The second part of the study focused on comparative analysis of wildtype versus NCR1GFP/GFP mice. Graft survival revealed a significant delay of allograft rejection in the NCR1 deficient mice in comparison to the wildtype. Compared with naïve NK cells both mouse strains illustrated enhanced NK cell cytotoxicity against allogeneic splenic target cells. Furthermore the GFP signal allowed a direct identification of host derived NK cells in the allograft. Interestingly, although both strains possessed similar numbers of various lymphocyte subsets at the naive state, NCR1GFP/GFP recipients illustrated reduced levels of NK and CD4+ T cell infiltration and of cytokines and effectormolecules (IFN-y, granzyme B, perforin), whereas CD8+ T cells and regulatory T cells were induced. Our studies demonstrate the direct involvement of NCR1 in graft rejection of solid organs indicating that an NCR1 deletion results in the modulation of the T cell response and the induction of tolerance. These findings have direct clinical relevance as NK cells are not targeted effectively by current immunosuppressive therapy.
