Dr. Thorsten KriegerProf. Dr. Friedrich HaagInstitut für Immunologie
UniversitätsklinikumHamburg-Eppendorf
Regulatorische T-LymphozytenGrundlagen,
pathogenetische Bedeutungund potentielle diagnostische
Anwendungen
Lymphozyten-Populationen
Lymphozyten
B-Zellen T-Zellen NK-Zellen
CD4+ CD8+
CD4+ Effektor-
zellen
regulatorische T-Zellen(Tregs)
CD4+CD25++C127low
CD4+CD25 -/+C127high
Helfer T-Zellen
Regulatorische T-Zellen (CD4+)hemmen andere T-Zellen
• Text: Arial 28 pt, linksbündig, Aufzählung
Funktionsmechanismen von reg ulatorischen T-Lymphozyten
Effector Tcell
IL3 5 IL1 0
Inhib it ion of DC m aturat ionand function
CTLA4CD8 0 /CD8 6
Death dueto cytokinedeprivat ion
Throughg apjunktions
Adenosine
CD3 9CD7 3
A2A
Vig nali et al. Nature Reviews Immunolog ie 2 0 0 8
IDO
Das IPEX-Syndrom
• immune dysfunction• polyendocrinopathy• enteropathy• X-linked
• multiple autoimmune Phänomene,vor allem endokrine Drüsen undGastrointestinaltrakt betreffend
aus: Nieves DS et al. Arch Dermatol. 2004
Das IPEX-Syndrom
• meist innerhalb der erstenLebensjahre letal
• X-chromosomal gebundenerErbgang
aus: Nieves DS et al. Arch Dermatol. 2004
Lymphozytäres Infiltrat der Haut beieinem Patienten mit IPEX-Syndrom
FOXP3 ist der Gendefekt desIPEX-Syndroms
Die Scurfy-Maus: ein natürlichesTiermodell des IPEX-Syndroms
aus: Smyk-Pearson SK et al. Clin Exp Immunol 2003
• Der Gendefekt der Scurfy-Maus wurde auf dasFoxp3-Gen kartiert
• Deletion dieses Gens in Wildtyp-Mäusen riefdenselben Phänotyp hervor
• genetische Komplementierung mit einem intaktenFoxp3-Gen führte zum Verschwinden derSymptome
FOXP3 steuert die Entwicklung einerPopulation von „regulatorischen“ T-Zellen
• Foxp3+ Zellen sind durch hohe Expression desIL-2-Rezeptors (CD25) gekennzeichnet
• diese Population fehlt in Patienten mit demIPEX-Syndrom
• werden als CD4+/CD25+/FoxP3+ regulatorischeT-Zellen (Tregs) bezeichnet
Torgerson TR.Springer Sem Immunol 2006
CD4
CD25
Tregs haben eine dominantsupprimierende Funktion in vitro
• Stimulation von naiven T-Zellenüber mehrere Tage mit anti-CD3-Antikörpern führt zu derenProliferation
• Ko-Kultivierung von naiven T-Zellenüber 3 Tage in Gegenwart von anti-CD3-Antikörpern mit– CD25- Zellen (grüne Population)– CD25+ Zellen (blaue Population)
aus: Hori S et al. Science 2003Zahl der zugegebenen Zellen (x 104)
Prol
ifera
tion
Lymphknotenzelleneiner Maus
Foxp3+ regulatorische T-Zellenhaben eine supprimierende Funktionin vivo
• Auslösen einer Colitis in immundefizienten Mäusen (ohne eigene T-Zellen)durch Übertragung naiver T-Zellen aus einer normalen Maus (blaue und roteLinien)
• die Colitis wird verhindert durch die zusätzliche Übertragung einer Populationvon aufgereinigten CD25+ Regulator-T-Zellen (grüne Linie)
aus: Powrie F. Immunol Rev (2005)
naive T-Zellen
naive T-Zellen
+Regulator-
T-Zellen
Transfer von regulatorischen T-Zellenunterdrückt eine Colitis im Tiermodell durchInteraktion mit autoreaktiven T-Zellen und DCs
Immunpathogenese des M.Crohn
Kann d ie Bestimmung der
Regulatorischen T-Zellen im peripheren
Blut d ie Diag nostik chronisch
entzündlicher Darmerkrankung en
unterstützen
?
Foxp3+ regulatorische T-Zellen haben einesupprimierende Funktionin vivo
Tang Q et al. J Exp Med (2004)
• Auslösen eines Diabetes mellitus durch Übertragung von T-Zellen, die gegenein Insel-Antigen gerichtet sind
• Verhindern des Diabetes durch gleichzeitige Übertragung von Regulator-T-Zellen
Experim enteller Diabetesmellitus Typ 1 in der Maus
Experim enteller Diabetesmellitus Typ 1 in der Maus
• Behandlung eines bereits manifesten (spontanen) Diabetes durchÜbertragung regulatorischer T-Zellen
Tang Q et al. J Exp Med (2004)
NOD Mäuse
Remission = Glukose < 250 mg/dlan 2 aufeinanderfolgenden Tagen
W ochen nach Behand lung
Keine Treg s
Treg s
Anwendung der Treg Bestimmung in der klinischenForschung und Diagnostik im UKE
FoxP3+ Tregs in CD4+ Zellen
DG_V23
0 102
103
104
105
<APC-A>: FoxP3
0
102
103
104
105
<P
erC
P-C
y5
-5-A
>:
CD
4
11.486.2
0 102
103
104
105
<Pacific Blue-A>: CD3
0
102
103
104
105
<P
erC
P-C
y5
-5-A
>:
CD
4
41.2
CD3CD
4 FoxP3CD
4
HelferzellenTreg s
(Beim Menschen auchaktivierte Helferzellen)
FoxP3+ Tregs sind CD25hi undCD127lo
0 102
103
104
105
<APC-A>: FoxP3
0
102
103
104
105
<P
E-A
>: C
D25
0 102
103
104
105
<APC-A>: FoxP3
0
102
103
104
105
<F
ITC
-A>
: C
D127
FoxP3
CD
25
FoxP3
CD
127
0 102
103
104
105
<PE-A>: CD25
0
102
103
104
105
<F
ITC
-A>
: C
D127
76.1 1.93
9.4812.5
CD25CD
127
CD25 +
CD2 5 + +
AktivierteEffektorzellen
Treg s
Treg s sind IL7 R (CD1 2 7 ) neg ativ
Auf eine intrazelluläre Anfärbung , w ie sie für FoxP3 notwend ig
ist , kann verz ichtet werden; d ie Methode ist deshalbroutinetaug lich
Durch Anfärbung m it CD4 /CD2 5 /CD1 2 7 können Treg s zuverlässigvon akt ivierten Effektorzellen unterschieden werden
Die Abb ildung rechts verdeutlicht , auf welchePopulat ion IL2 vorw ieg end w irkt und warum IL2 -AKnicht zu einer Verring erung von Autoimmunprozessenführen.
Normwert
• Ermittelter Normwert für Tregs im peripherem Blutvon 20 Blutspendern:
5,7 - 10,1 % der CD4+T-Lymphozyten
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 Immunantwortzugerechnet
• Verglichen werden zwei MS Kollektive (n 2x40) mit undohne Depression.
• Untersucht wurden Klinik, eigene Einschätzung desPatienten, cerebrales MRT, hormonellen Parametern zurBeurteilung der hypothalamischen/hypophysären Achse,und die Lymphozytensubpopulationen inkl. derregulatorischen T-Zellen und T-Zell-Stimulationstests.
Heterogenität der FoxP3+Treg-Population
0 102
103
104
105
<APC-A>: FoxP3
0
102
103
104
105
<P
E-C
y7-A
>: C
D39
6.36 5.85
5.8781.9
0 102
103
104
105
<PE-A>: CD25
0
102
103
104
105
<P
E-C
y7-A
>: C
D39
7.81 5.13
6.2880.8
FoxP3CD
39
CD25CD
39
Patienten mit MS weisen erniedrigteZahlen von CD25+/CD39+ T-Zellenauf
Borsellino G et al, Blood 2007
.
.
.
Eig net sich CD3 9 als TregAktivierung s-marker ?
Lebertransplantation
• Studie mit der Kinderklinik (PD Dr. Ganschow)• Einige lebertransplantierte Kinder entwickeln im Gegensatz
zu Erwachsenen eine erstaunliche Toleranz desTransplantats, die unanhängig von der MHC Kompatibilitätdes Empfängers vs. Spenders ist, so dass dieImmunsuppressive Therapie stark zurückgefahren werdenkann.
• Monitoring der Abstoßungsreaktionen nach 1 Jahr durch:- Entzündungsmarker,- Transaminasen- Transplantatbiopsie- Lymphozytendifferenzierung und Bestimmung derregulatorischen T-Zellen
Kinderimmundefektambulanz
• HIV infizierte Kinder• Gemeinsam mit dem Lymphozytenstatus wird
auch die Zahl der regulatorischen T-Lymphozytenbestimmt.
Chronischh entzündlicheDarmerkrankungen
• Untersuchungen in Colitis ulcerosa Patienten habengezeigt, dass die Anzahl der Regulatorischen T-Zellen inder Darmmukosa, nicht jedoch im Blut erniedrigt sind
Kann d ie Bestimmung der Reg ulatorischen T-
Zellen im peripheren Blut d ie Diag nostik
chronisch entzündlicher Darmerkrankung en
unterstützen ?
Zusammenfassung
• Die Bestimmung der regulatorischen T-Lymphozyten istdurch Oberflächenmarker möglich. Die Methode istunkompliziert, 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 erstenUntersuchungen nicht mit dem Entzündungsgeschehen imOrgan zu korrelieren
• Es sollte Gegenstand zukünftiger Studien sein, ob diezusätzliche Bestimmung von Aktivierungsmarkern auf bzw.in Treg´s die Aussagekraft der Diagnostik erhöhen können
Vielen Dank für Ihre Aufmerksam keit
Offene Fragen
• Was ist CD39• Was ist Lag3 (Cartoon) Lymphocyte activation
gene• Literaturquelle CU