Teilprojekt A8

Patientenbeobachtungen und Untersuchungen im Tiermodell legen nahe, dass die Leber eine Funktion für die Induktion und Aufrechterhaltung von Toleranz z.B. gegenüber Nahrungsantigenen hat. Für CD8+ T-Zellen sind, im Gegensatz zu CD4+ T-Zellen, einige Mechanismen definiert: so scheinen insbesondere die Lebersinusendothelzellen (LSEC) durch den ko-inhibitorischen Rezeptor B7-H1 Anergie und (orale) Toleranz zu vermitteln. Das hier vorgeschlagene Projekt untersucht die Rolle der Leber als Organ des mukosalen Immunsystems fokussiert auf die Induktion insbesondere von (oraler) Toleranz bei naiven und Antigen-erfahrenen CD4+ T-Zellen.
Wir konnten in der vergangenen Förderperiode zeigen, dass LSEC CD4+ CD25- Forkhead Box (Fox)P3- regulatorische T-Zellen induzieren (TLSEC), die in vitro die Proliferation von naiven CD4+ T-Zellen und in vivo eine T-Zell-vermittelte Autoimmunhepatitis supprimieren. TLSEC stellen damit eine weitere, nicht-klassische regulatorische T-Zellpopulation dar, die in vivo unter homöostatischen Bedingungen zur mukosalen Toleranz gegen Nahrungsantigene und kommensale Mikrobiota beitragen könnte. Möglicherweise eröffnen sie auch interessante therapeutische Optionen.
Überraschenderweise zeigten TLSEC in vivo nicht nur ein Homing in die Leber, sondern wanderten auch verstärkt in den Darm ein und exprimierten die Darm-Homing-Moleküle Integrin α4β7 und CCR9. Wir konnten zeigen, dass LSEC Vitamin A zu Retinolsäure metabolisieren können und so den Darm-Homing-Phänotyp bei TLSEC induzieren, eine Eigenschaft, die bisher nur bei Darm-assoziierten Antigen-präsentierenden Zellen (APC) nachgewiesen worden war. Vor dem Hintergrund der regulatorischen Funktion Leber-geprimter T-Zellen könnte man daher vermuten, dass die kontinuierliche Einwanderung anti-inflammatorischer Zellen die Immunbalance im Darm z.B. auch gegen Nahrungsantigene unterstützt.
Adoptiv transferierte Ovalbumin (OVA)-spezifische T-Helfer(Th)1-Zellen werden nach oraler Hochdosis-Antigengabe in der Leber deletiert. Die Lokalisation der Th1-Zellen ist dabei von zentraler Bedeutung, denn nach in vivo-Induktion von Th1-Zellen, die sich überwiegend in den drainierenden Lymphknoten und nicht in der Leber befanden, ließ sich keine Toleranz induzieren. An einem Modell der selektiven hepatischen Expression des Major Histocompatibility Complex der Klasse II (MHCII) auf LSEC mittels Knochenmarkstransplantation konnten wir zeigen, dass die MHCII/T-Zellrezeptor (TCR)-Stimulation nicht-myeloider APC das Überleben von CD4+ T-Zellen in der Leber unterstützt und somit zur Homöostase der intrahepatischen T-Zellpopulation beiträgt. Nach oraler Hochdosis-Antigengabe konnten wir eine Aktivierung der Th1-Donorzellen nicht jedoch Modulation oder Deletion, wie bei ubiquitärer Antigenpräsentation, nachweisen. Offenbar ist die MHCII-Expression auf LSEC zwar für Überleben und Aktivierung ausreichend, nicht jedoch für apoptotische Deletion und orale Toleranz.
In der nächsten Förderperiode soll der Schwerpunkt verstärkt auf der entzündlichen Situation liegen: wir wollen prüfen, ob die in vitro- oder in vivo-Aktivierung von Leber-APC den Phänotyp der geprimten bzw. aktivierten CD4+ T-Zellen verändert und welche zellulären und molekularen Mechanismen involviert sind. Wir wollen wissen, ob sich der Phänotyp der CD4+ T-Zellen beim in vivo-Priming verändert und inwieweit unter Inflammation in der Leber in vivo noch orale Toleranz ausgelöst werden kann. Diese Untersuchungen sollen mittels adoptiven Transfers oder in der in vitro-Kultur von OVA-spezifischen TCR-transgenen CD4+ T-Zellen durchgeführt werden. Als Entzündungsmodell soll ein Infektionsmodell (Toxoplasma (T.) gondii), alternativ die Concanavalin A-Hepatitis eingesetzt werden. Wir möchten darüber hinaus die Mechanismen der Induktion regulatorischer T-Zellen durch die Leber und der Vermittlung ihrer suppressorischen in vitro- und in vivo-Aktivität klären. Insbesondere wollen wir prüfen, ob transformierender Wachstumsfaktor (TGF)β, IL-10 und/oder Vitamin A eine Rolle für die Induktion des regulatorischen Phänotyps spielen. Zudem wollen wir wissen, ob auch Effektorzellen durch Re-Stimulation mit LSEC zu regulatorischen und/oder Darm-einwandernden Zellen moduliert werden und inwieweit auch CD8+ T-Zellen oder Effektorzellen in vitro bzw. in vivo supprimiert werden können. Wir wollen klären, ob TLSEC in vivo durch Reduktion der Immigration, Hemmung der Zytotoxizität oder der Proliferation oder durch Induktion von Apoptose supprimieren. Dazu wollen wir OVA-spezifische CD4+ und CD8+ T-Zellen nach adoptivem Transfer und Zugabe von TLSEC im T-Zell-vermittelten Entzündungsmodell der Leber, das OVA als Modellantigen nutzt, untersuchen.
Außerdem wollen wir prüfen, ob das Fehlen der Induktion von hepatisch geprimten regulatorischen T-Zellen das Auftreten lokaler und/oder mukosaler Entzündungen begünstigt und inwieweit in den Darm einwandernde TLSEC therapeutisch bei einer Kolitis eingesetzt werden können. Hierzu wollen wir zum einen Knochenmarkchimäre einsetzen, bei denen LSEC kein MHCII exprimieren, und untersuchen, ob diese Tiere eher eine u.a. auch schwerer verlaufende Hepatitis oder Kolitis bekommen. Zum anderen möchten wir an verschiedenen Kolitismodellen, wie der Transferkolitis oder der Dextran Sodium Sulfate (DSS)-Kolitis, prüfen, ob TLSEC einen prophylaktischen Effekt haben oder den Krankheitsverlauf therapeutisch beeinflussen können.