Search

In der hier präsentierten Arbeit wurde eine neue Gruppe aktivierender Rezeptoren von myeloiden Zellen identifiziert, kloniert und charakterisiert. Durch die selektive Expression auf myeloiden Zellen wurden die Rezeptoren als Triggering Receptors Expressed on Myeloid cells (TREMs) bezeichnet. Fünf TREMs wurden identifiziert. Alle besitzen eine extrazelluläre Immunglobulin (Ig) Domäne vom V-Typ, einen positiv-geladenen Serin- oder Argininrest innerhalb der Transmembrandomäne und keine intrazellulären Signalmotive. TREM-1, -2 und -3 assoziieren mit dem Adaptermolekül DAP12. TREM-1 ist selektiv auf Neutrophilen, Monozyten und Lungenmakrophagen exprimiert. Stimulation von TREM-1/DAP12 in vitro induziert die Sekretion von proinflammatorischen Zytokinen und Chemokinen und unterstützt das Überleben von Neutrophilen und Monozyten. In vivo wird TREM-1 sehr stark auf Neutrophilen und Monozyten exprimiert, die in Geweben mit bakteriellen Infektionen akkumulieren. Darüber hinaus ist TREM-1/DAP12 auf peritoneale Neutrophile von septischen Patienten stark hochreguliert. Blockade der TREM-1/DAP12 Signaltransduktion während experimenteller Sepsis reduziert die Entzündung, verstärkt die Apoptose von Neutrophilen und schützt Mäuse gegen die fatalen Folgen der Sepsis. Dies zeigt, das TREM-1/DAP12-vermittelte Signale zentral an der Aktivierung von Neutrophilen während bakterieller Infektionen beteiligt ist TREM-2/DAP12 wird auf Dendritischen Zellen (DCs) und Mastzellen exprimiert. In vitro induziert TREM-2/DAP12 die Hochregulation von CCR7, welcher für die Rekrutierung von DCs aus dem Gewebe in den Lymphknoten verantwortlich ist. Dort erfolgt die Interaktion und Aktivierung von naïven T Zellen. Darüber hinaus unterstützt TREM-2/DAP12 das Überleben von DCs und vermittelt partielle DC Reifung. Blockade des TREM-2/DAP12 Signalweges in vivo reduziert die Fähigkeit von DCs autoreaktive T Zellen zu stimulieren und vermindert dadurch experimentelle autoimmune Encephalomyelitis. In the work presented here, a new group of activating receptors expressed on myeloid cells was identified, cloned and characterized. Due to selective expression on myeloid cells, the receptors were designated Triggering Receptors Expressed on Myeloid cells (TREMs). Five TREMs were identified. All of them are characterized by an extracellular Immunoglobulin (Ig) domain of the V-type, a charged lysine or arginine residue in the transmembrane domain, and no intracellular signaling motifs. At least three members of this family associate with a transmembrane adapter molecule called DAP12, which can mediate cell activation. TREM-1 is selectively expressed on blood neutrophils, monocytes and alveolar macrophages. Engagement of TREM-1 in vitro triggers secretion of proinflammatory cytokines and chemokines and promotes survival of neutrophils and monocytes. In vivo, TREM-1 is expressed at very high levels on neutrophils and monocytes that accumulate in human tissues infected with bacteria. In addition, it is upregulated on peritoneal neutrophils of patients with microbial sepsis and mice with experimental sepsis. Strikingly, blockade of TREM-1 during experimental sepsis reduces inflammation, increases neutrophil apoptosis and protects mice against sepsis. Thus, TREM-1-driven signals play a central role in neutrophil function and in acute inflammatory responses to bacteria. TREM-2 is a cell surface receptor on dendritic cells (DCs), which is associated with DAP12, like TREM-1. In vitro, TREM-2/DAP12 induces upregulation of CCR7, which promotes homing of DCs to lymph nodes, where they encounter naïve T cells. In addition, TREM-2 promotes DC survival and induces partial DC maturation, increasing the T cell stimulatory activity of DCs. In vivo, blockade of TREM-2 signaling in mice reduces the ability of DCs to stimulate autoimmune T cells, which cause experimental autoimmune encephalomyelitis. Thus, TREM-2/DAP12 enhances the antigen presenting capability of DCs.

Das Hitzeschockprotein Glycoprotein-96 (Gp96, Grp94) und andere Hitzeschockproteine (HSP) sind als wirkungsvolle Tumor-Vakzine im Tiermodell beschrieben worden und werden zur Zeit in klinischen Studien untersucht. Der durch HSP vermittelten Immunantwort liegen Peptide zugrunde, die von den HSP intrazellulär während des Prozesses der Antigenprozessierung gebunden werden. In dieser Dissertation werden mehrere neue Eigenschaften von Gp96 beschrieben, die die eindrucksvolle Fähigkeit dieses Moleküls aufzeigen, angeborene und adaptive Immunantworten zusammenzuführen. Erstens wird gezeigt, daß Gp96 an Rezeptoren der Zelloberfläche von antigenpräsentierenden Zellen (APC) bindet. Rezeptorvermittelte Endocytose führt zur Kreuzpräsentation (cross-presentation) von Gp96-gebundenen Peptiden auf Major Histocompatibility Complex (MHC) Klasse-I Moleküle für die Aktivierung von cytotoxischen T-Lymphocyten. Zweitens wird gezeigt, daß Gp96 dendritische Zellen (DC), die nach gängiger Auffassung wichtigsten APC, aktivieren kann, was zu einer Steigerung der immunstimulatorischen Fähigkeiten der DCs führt. An dieser Aktivierung sind die Toll-like Rezeptoren 2 und 4 beteiligt, die zuvor ausschließlich als Rezeptoren zur Verteidigung gegen Mikroorganismen bekannt waren. Basierend auf diesen Beobachtungen schlagen die Autoren dieser Arbeit folgendes Modell vor: Gp96 wird von nekrotischen (z.B. virusinfizierten) Zellen freigesetzt und von umgebenden APC durch rezeptor-vermittelte Endocytose effektiv aufgenommen und kreuzpräsentiert. Gleichzeitig werden die APC über Toll-like Rezeptoren aktiviert. Beides zusammen führt zu einer effizienten Aktivierung von naiven T-Zellen und zum Auslösen einer effektiven Immunantwort. The heat shock protein Glycoprotein-96 (also known as Gp96, Grp94) and other heat shock proteins (HSPs) have been described as potent tumor vaccines in animal models and are currently studied in clinical trials. The underlying immune response relies on immunogenic peptides that the HSPs have acquired intracellularly by interfering with the classical antigen processing pathways. In this dissertation several novel functions of Gp96 are described revealing the powerful nature of Gp96 to bring together innate and adaptive immune responses. First, Gp96 binds to cell surface receptors on antigen-presenting cells (APCs). Receptor-mediated endocytosis leads to the cross-presentation of Gp96-bound peptides on Major Histocompatiblitiy Complex (MHC) class I molecules for activation of cytotoxic T cells. Second, Gp96 can activate dendritic cells (DCs), considered as most potent APCs, to enhance their immunstimulatory capacities. This activation of APCs by Gp96 is facilitated via Toll-like receptors 2 and 4, so far known for their role in defense against microorganisms. Based on these observations the authors of this work propose that HSPs may act as ideal antigen carriers: Gp96 is released from necrotic cells (e.g. that have been infected by virus) leading to cross-priming of the Gp96-attached peptides by neighbouring APCs. Simultaneously, these APCs are activated by Gp96 via Toll-like receptors. Both, cross-presentation and activation of APCs leads to efficient priming of naïve T cells and initiates an effective immune response.

In dieser Arbeit wurden neue T-zellunabhängige Methoden zur gezielten Identifizierung krankheitsassoziierter MHC-Liganden durch massenspektrometrische Verfahren entwickelt und getestet. Der 'Predict, Calibrate, Detect' (PCD)-Ansatz, eine Verbindung von Epitopvorhersage und HPLC-Massenspektrometrie, ermöglichte die Identifizierung neuer HLA-A2-Liganden aus den tumorassoziierten Proteinen CEA, p53 und MAGE-A1 mit einer Empfindlichkeit von bis zu

Bei einer Immunantwort expandieren antigenspezifische T-Zellen und beseitigen das Pathogen. Danach sterben 95 ab, während nur wenige antigenspezifische das T-Zellgedächtnis bilden. Welche T-Zelle eine Gedächtnis-T-Zelle wird ist unklar. Ein Grund könnte die Avidität der T-Zelle sein: Entweder könnten hochavide T-Zellen das Gedächtnis bilden, weil sie eine starke Stimulation erfahren haben, während die niederaviden T-Zellen sterben würden, oder das umgekehrte könnte der Fall sein: Die stark stimulierten, hochaviden T-Zellen könnten nach der Immunantwort erschöpft und auf Zelltod programmiert sein, während die niederaviden das Gedächtnis bilden. Darauf soll mit einem neuen System von zwei T-Zellrezeptor-transgenen Mausstämmen, die den gleichen T-Zellrezeptor, jedoch in unterschiedlichem Ausmaß, auf der Oberfläche tragen, eingegangen werden. In vitro verhalten sich beide Zellen gleich, außer daß die nieder aviden eine gehemmte Hochregulierung von CD25 und eine verzögerte Zellteilung zeigen. In vivo übernehmen die hochaviden T-Zellen die Immunantwort. Die niederaviden Zellen verschwinden nach minimaler Expansion schnell. Daher können auch nur die hochaviden T-Zellen Gedächtnis bilden. Im zweiten Teil dieser Arbeit geht es um experimentell induzierte autoimmune Enzephalomyelitis (EAE). Mit spezifischen MHC II-Tetrameren konnte erstmals die Immunantwort bei Induktion von EAE verfolgt werden. Sie zeigt eine Expansion der spezifischen CD4+ T-Zellen in den drainierenden Lymphknoten unter gleichzeitiger Expression von verschiedenen Aktivierungsmarkern. Wenn schließlich die spezifischen T-Zellzahlen in den drainierenden Lymphknoten wieder abnehmen, kann man eine Einwanderung vieler CD4+ T-Zellen, darunter spezifische T-Zellen, ins zentrale Nervensystem beobachten, während in der Milz keine Veränderung der T-Zellzahlen festzustellen ist. Upon an infection antigen specific T cells expand and clear the pathogen. Afterwards, 95 of the specific cells die. It is not clear, which cells will form the T cell memory. One possibility is, that high avidity T cells survive, because they had been thoroughly stimulated, whereas the others die, or, the high avidity cells are exhausted and die, whereas the low avidity cells survive. In this thesis a mouse model is introduced, where this can be studied. High and low avidity T cells do not differ in cytotoxicity, blast formation and activation marker upregulation, except that the the low avidity ones show a decreased kinetics of CD25 upregulation and proliferation in vitro. In vivo the high avidity cells take over the immune response, whereas the low avidity cells vanish rapidly from the host. Therefore only high avidity T cells can form T cell memory. The second part of this thesis deals with an experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE)-mouse model of multiple sclerosis. The autoimmune response could be visualized with newly provided MHC II-tetramers for the first time. Specific CD4+ T cells expand in the draining lymphnodes and express several activation markers at the same time. Following decreasing numbers of specific T cells in the draining lymphnodes, migration of T cells, among them the specific ones, into the central nervous system could be detected, whereas no changing cell numbers could be observed in the spleen. Detection of specific T cells in the brain parallels the induction of symptoms. However, in previously immunized mice that did not get symptoms at that time, T cell numbers are already high upon secondary immunization.