@phdthesis{Herrmann2014,
  author    = {Herrmann, Alexander Michael},
  title     = {CD8+ Lymphozyten mediierter Angriff auf Neuronen des ZNS: Relevanz von Granzym B und Perforin f{\"u}r akute elektrophysiologische Ver{\"a}nderungen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-109124},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Zytotoxische CD8+ T-Lymphozyten spielen in vielen inflammatorischen, aber auch prim{\"a}r neurodegenerativen Erkrankungen eine wichtige Rolle. Daher besitzt die Fragestellung inwiefern CD8+ ZTL Neurone direkt sch{\"a}digen und ggf. welche mechanistischen Aspekte dieser Sch{\"a}digung zugrunde liegen, eine hohe Relevanz. Um diese Fragestellung eingehender zu beleuchten, wurde mit dem OT-I-System gearbeitet. Dieses gut vorcharakterisierte CD8+ T-Zell-Modell besitzt den Vorteil, dass diese transgenen Zellen nur eine Peptidsequenz des Ovalbumin (OVA) Protein als spezifisches Antigen erkennen. Zun{\"a}chst wurden in der vorliegenden Arbeit Co-Kultivierungs-Experimente durchgef{\"u}hrt. Hierzu wurden akut isolierte murine Hippokampus-Neurone unter verschiedenen Bedingungen mit OT-I Lymphozyten co-kultiviert. Hierbei konnte gezeigt werden, dass unter Antigenpr{\"a}sentation der Neurone signifikant mehr Neurone in die Apoptose/Nekrose gef{\"u}hrt werden, als unter Kontroll-Bedingungen, in denen entweder kein Antigen oder ein Antigen, das nicht von OT-I Lymphozyten erkannt wird, pr{\"a}sentiert wird. Nachdem die Antigen-abh{\"a}ngigen zytotoxischen Effekte auf Neurone gezeigt werden konnten, wurde mithilfe elektrophysiologischer Techniken die mechanistischen und funktionellen Konsequenzen des direkten neuronalen/OT-I-vermittelten Zellkontakts untersucht. Bei diesem experimentellen Ansatz wurde durch elektrisches Auslenken eines Neurons nach Kontakt mit einem OT-I Lymphozyt die passiven elektrischen Parameter der Neuronenmembran gemessen. In diesen Messungen konnte gezeigt werden, dass nach unmittelbarem Kontakt eines Neurons mit einem OT-I Lymphozyt der neuronale Membranwiderstand reduziert wird bzw. die Leitf{\"a}higkeit der Zellmembran erh{\"o}ht wird. Diese {\"A}nderung der neuronalen Membran-Leitf{\"a}higkeit findet in einem Zeitraum von 10 min nach dem Zell-Zell-Kontakt statt. Auch hier konnte gezeigt werden, dass dieser Einfluss von OT-I Lymphozyten auf Neurone strikt Antigen-abh{\"a}ngig ist. Zur Untersuchung des Mechanismus der OT-I T-Lymphozyten auf Neurone wurde das Augenmerk auf verschiedene T-Zell-induzierte Apoptosewegegelegt. Es konnte gezeigt werden, dass durch Blockieren der Fas/FasL-Interaktion mittels eines Antik{\"o}rpers kein Unterschied, weder in der neuronalen Apoptoserate nach Co-Kultivierung, noch eine {\"A}nderung der passiven neuronalen Membran-Leitf{\"a}higkeit auftritt. Weiterhin wurde die Rolle der von T-Zellen sezernierten Granula Perforin und Granzym B untersucht. Um den Einfluss dieser Granula aufzukl{\"a}ren, wurden OT-I Lymphozyten verwendet, die entweder defizient f{\"u}r Perforin oder Granzym B waren. In diesem experimentellen Ansatz wurde gezeigt, dass ausschließlich Perforin f{\"u}r die Erniedrigung des passiven neuronalen Membran-Widerstandes verantwortlich ist. Diese Erh{\"o}hung der neuronalen Membranleitf{\"a}higkeit f{\"u}hrte aber nicht direkt zum neuronalen Zelltod. Vielmehr wurde durch die einhergehende Depolarisation des Neurons die elektrische Aktivit{\"a}t der Zelle vermindert, sodass es zu einem sogenannten „electrical silencing" kommt. Dieser Umstand konnte auch in der Betrachtung der spontanen Netzwerkaktivit{\"a}t von Neuronenkulturen gezeigt werden. Hierf{\"u}r wurden hoch dichte Neuronenkulturen auf MEA-Chips kultiviert. Mit Hilfe dieser MEA konnten die Summenfeldpotentiale der Neuronenkulturen detektiert werden. Hierbei wurde beobachtet, dass nach Beladung der Neuronen mit dem spezifischen OT-I-Antigen und OT-I Zellen eine Verringerung der spontanen Netzwerkaktivit{\"a}t einhergeht. Auch in diesem Effekt konnte eine Antigen-Spezifit{\"a}t nachgewiesen werden. Da der Prozess der zellul{\"a}ren Apoptose mit einem Anstieg der intrazellul{\"a}ren Ca2+-Konzentration einhergeht, und Perforin als Ca2+-durchl{\"a}ssiger unselektiver Porenbildner fungiert, wurden zur {\"U}berpr{\"u}fung der Hypothese calcium imaging-Experimente durchgef{\"u}hrt. Analog zu den elektrophysiologischen Messungen wurde gezeigt, dass nach direktem Zell-Zell-Kontakt zwischen Neuron und OT-I Lymphozyt eine Erh{\"o}hung der intrazellul{\"a}ren Ca2+-Konzentration zu messen ist. Dass diese {\"A}nderung des neuronalen Ca2+-Einstroms durch Perforin-abh{\"a}ngige Membranporen hervorgerufen wird, konnte durch die Verwendung von Perforin-defizienten OT-I Lymphozyten bewiesen werden. Unter Verwendung von Perforin-defizienten OT-I Lymphozyten wurde keine {\"A}nderung der neuronalen Ca2+-Konzentration ermittelt. Weiterhin wurde in diesem experimentellen Ansatz gezeigt, dass auch der OT-I-vermittelte neuronale Ca2+-Anstieg strikt Antigen-abh{\"a}ngig ist.Zusammengefasst konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass MHC-I/Antigen-vermittelte CD8+ Lymphozyten-Interaktion mit einem Neuron zu „electrical silencing" des Neurons f{\"u}hrt. Dieser Prozess ist klar Perforin-abh{\"a}ngig, f{\"u}hrt jedoch nicht zum unmittelbaren Zelltod des Neurons.},
  subject      = {Antigen CD8},
  language  = {de}
}