TY  - THES
A1  - Jonas, Franziska
T1  - CNS1-dependency of \(in\) \(vivo\) peptide-induced CD4\(^+\)Foxp3\(^+\) regulatory T cells
T1  - CNS1-Abhängigkeit von \(in\) \(vivo\) Peptid-induzierten CD4\(^+\)Foxp3\(^+\) regulatorischen T-Zellen
N2  - CD4+Foxp3+ Tregs can be induced in vitro by TGF-b stimulation. Here, CNS1 deficient CD4+ T cells were found to show compromised Foxp3 upregulation in vitro compared to CNS1 WT CD4+ T cells. Moreover, we could demonstrate that antigen-specific CD4+Foxp3+ Tregs can be induced in vivo by tolerogenic antigen stimulation. Parenteral application of agonist BDC2.5 mimetope induced Foxp3 expression in CD4+ BDC2.5 tg cells. We could show that induction of Foxp3 expression by tolerogenic peptide stimulation is impaired in CNS1 deficient CD4+ BDC2.5 tg cells compared to CNS1 WT CD4+ BDC2.5 tg controls. These results indeed indicate that in vivo induced Tregs share mechanistic characteristics with naturally occurring pTregs.
Additional in vivo experiments with blocking monoclonal anti-TGF-b demonstrated that high dosage TGF-b blockade abrogated peptide-induced Foxp3 expression in CNS1 WT BDC2.5 tg CD4+ cells, akin to what is seen for impaired Foxp3 upregulation in peptide-stimulated CNS1 KO BDC2.5 tg CD4+ cells without anti-TGF-b-treatment.
Adoptive transfer of CD4+CD25- T cells in T cell deficient recipients dramatically increased CD4+Foxp3+ Treg frequencies in both CNS1 WT CD4+ and CNS1 KO CD4+ donor cells. Despite an initially lower increase in Foxp3 expression in CNS1 KO donor cells compared to CNS1 WT donor cells early after transfer, in this setting impaired Treg induction in CNS1 deficient cells was not preserved over time. Consequently, diabetes onset and progression were indistinguishable between mice that received CNS1 WT or CNS1 KO donor cells. Additional Foxp3 induction by peptide stimulation of immunodeficient recipients after transfer of CNS1 WT BDC2.5. tg or CNS1 KO BDC2.5 tg donor cells was not detectable.
N2  - CD4+Foxp3+ Tregs können in vitro mittels TGF-b-Stimulation induziert werden. Im Rahmen dieses Projekts konnte bestätigt werden, dass CNS1-defiziente CD4+ T-Zellen im Vergleich zu CD4+ CNS1 WT-Zellen in vitro eine eingeschränkte Foxp3-Hochregulation zeigen. Des Weiteren konnten wir Antigen-spezifische CD4+Foxp3+ Tregs mittels tolerogener Antigenstimulation in vivo induzieren. Parenteral appliziertes BDC2.5-Mimetop induzierte die Foxp3 Expression in CD4+ BDC2.5 transgenen T-Zellen. Hierbei zeigten CNS1 KO BDC2.5 transgene CD4+ T-Zellen im Vergleich zu CNS1 WT BDC2.5 transgenen CD4+ T-Zell-Kontrollen eine eingeschränkte Hochregulation der Foxp3 Expression nach Mimetop-Stimulation. Peptid-induzierte CD4+Foxp3+ Tregs verhalten sich somit ähnlich wie natürlich vorkommende pTregs.
Unter Verwendung höherer Dosen von anti-TGF-b zeigte sich bei Mimetop-Stimulation im in vivo Experiment eine eingeschränkte Foxp3-Hochregulation der CNS1 WT CD4+ BDC2.5 transgenen T-Zellen, ähnlich wie es bei CNS1 KO CD4+ BDC2.5 transgenen T-Zellen ohne anti-TGF-b-Behandlung zu beobachten war. ...
KW  - Treg
KW  - Regulatorischer T-Lymphozyt
KW  - Diabetes mellitus
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-243887
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wiese, Teresa
T1  - Pharmacological targeting of acid sphingomyelinase increases CD4\(^+\) Foxp3\(^+\) regulatory T cell subsets in patients with major depression
T1  - Pharmakologische Hemmung der sauren Sphingomyelinase verstärkt CD4\(^+\) Foxp3\(^+\) regulatorische T-Zell-Subpopulationen bei Patienten mit Depression
N2  - Lack of acid sphingomyelinase (ASM) activity, either through genetic deficiency or through pharmacological inhibition, is linked with increased activity and frequency of Foxp3+ regulatory T cells (Treg) among cluster of differentiation (CD) 4+ T cells in mice in vivo and in vitro1. Thus, pharmacological blockade of ASM activity, which catalyzes the cleavage of sphingomyelin to ceramide and phosphocholine, might be used as a new therapeutic mechanism to correct numeric and/ or functional Treg de-ficiencies in diseases like multiple sclerosis or major depression. 
In the present study, the effect of pharmacological inhibition of ASM in humans, in vitro and in vivo, was analyzed. In the in vitro experiments, peripheral blood mono-nuclear cells (PBMC) of healthy human blood donors were treated with two widely prescribed antidepressants with high (sertraline, Ser) or low (citalopram, Cit) capaci-ty to inhibit ASM activity. Similar to the findings in mice an increase in the frequency of Treg among human CD4+ T cells upon inhibition of ASM activity was observed. For the analysis in vivo, a prospective study of the composition of the CD4+ T cell com-partment of patients treated for major depression was done. The data show that pharmacological inhibition of ASM activity was superior to antidepressants with little or no ASM-inhibitory activity in increasing CD45RA- CD25high effector Treg (efTreg) frequencies among CD4+ T cells to normal levels. Independently of ASM inhibition, correlating the data with the clinical response, i.e. improvement of the Hamilton rat-ing scale for depression (HAMD) by at least 50 per cent (%) after four weeks of treatment, it was found that an increase in efTreg frequencies among CD4+ cells dur-ing the first week of treatment identified patients with a clinical response. 
Regarding the underlying mechanism, it could be found that the positive effect of ASM inhibition on Treg required CD28 co-stimulation suggesting that enhanced CD28 co-stimulation was the driver of the observed increase in the frequency of Treg among human CD4+ T cells. Inhibition of ASM activity was further associated with changes in the expression and shuttling of CTLA-4, a key inhibitory molecule ex-pressed by Treg, between cellular compartments but the suppressive activity of CTLA-4 through its transendocytosis activity was unaffected by the inhibition of ASM activity.
In summary, the frequency of (effector) Treg among CD4+ T cells in mice and in hu-mans is increased after inhibition of ASM activity suggesting that ASM blockade might beneficially modulate autoimmune diseases and depression-promoting in-flammation.
N2  - Ein Mangel an Aktivität der sauren Sphingomyelinase (ASM), entweder durch ge-netisches Defizit oder durch pharmakologische Hemmung, ist mit einer erhöhten Aktivität und Häufigkeit von Foxp3+ regulatorischen T-Zellen (Treg) innerhalb der CD4+ (cluster of differentation 4) T-Zellen in Mäusen in vivo und in vitro verbun-den1. Daher könnte die pharmakologische Blockade der ASM-Aktivität, die die Spaltung von Sphingomyelin in Ceramid und Phosphocholin katalysiert, als neuer therapeutischer Mechanismus zur Korrektur von numerischen und/oder funktionel-len Treg-Defiziten bei Erkrankungen wie Multipler Sklerose oder schwerer Depres-sion eingesetzt werden. 
In der vorliegenden Studie wurde die Wirkung der pharmakologischen Hemmung von ASM beim Menschen, in vitro und in vivo analysiert. In den In-vitro-Experimenten wurden die peripheren mononukleären Blutzellen (PBMC) gesunder menschlicher Blutspender mit zwei weithin verschriebenen Antidepressiva mit ho-her (Sertralin, Ser) oder niedriger (Citalopram, Cit) Fähigkeit zur Hemmung der ASM-Aktivität untersucht. Ähnlich wie bei Mäusen wurde bei Hemmung der ASM-Aktivität ein Anstieg der Häufigkeit von Treg innerhalb der menschlichen CD4+ T-Zellen festgestellt. Für die Analyse in vivo wurde eine prospektive Studie über die Zusammensetzung des CD4+ T-Zellkomplexes bei Patienten, die wegen einer De-pression im Krankenhaus behandelt wurden, durchgeführt. Die Daten zeigen, dass die pharmakologische Hemmung der ASM-Aktivität Antidepressiva mit ge-ringer oder keiner ASM-hemmenden Aktivität überlegen war, was die Vermehrung der CD45RA- CD25hoch-Effektor-Treg (efTreg)-Frequenzen innerhalb der CD4+ T-Zellen betraf. Unabhängig von der Untersuchung zur ASM-Aktivität beobachteten wir, dass die klinische Reaktion (d.h. der Verbesserung der Hamilton-Bewertungsskala für Depressionen (HAMD) um mindestens 50 Prozent (%) nach vierwöchiger Behandlung) mit einem frühen Anstieg der efTreg-Frequenzen unter CD4+-Zellen während der ersten Behandlungswoche positiv korrelierte. 
Hinsichtlich des zugrunde liegenden Mechanismus konnte festgestellt werden, dass die positive Wirkung der ASM-Hemmung auf Treg eine CD28-Kostimulation erforderte, was darauf hindeutet, dass eine verstärkte CD28-Kostimulation die Ur-sache für den beobachteten Anstieg der Frequenz von Treg innerhalb menschli-cher CD4+ T-Zellen war. Die Hemmung der ASM-Aktivität war darüber hinaus mit Veränderungen in der Expression und im zellulären Umsatz von CTLA-4, einem von Treg exprimierten inhibitorischen Schlüsselmolekül, verbunden. Die suppressi-ve Aktivität von CTLA-4 durch seine Transendozytose-Aktivität wurde jedoch durch die Hemmung der ASM-Aktivität nicht beeinflusst.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Häufigkeit von (Effektor-)Treg unter-halb der CD4+ T-Zellen in Mäusen und beim Menschen nach Hemmung der ASM-Aktivität erhöht ist, was darauf hindeutet, dass eine ASM-Blockade Autoimmuner-krankungen und depressionsfördernde Entzündungen vorteilhaft modulieren könn-te.
KW  - Treg
KW  - CD28
KW  - ASM
KW  - CTLA-4
KW  - Major depression
KW  - Ceramid
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-233471
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Holzer, Marie-Therese
A1  - Almanzar, Giovanni
A1  - Woidich, Robert
A1  - Hügle, Boris
A1  - Haas, Johannes-Peter
A1  - Prelog, Martina
T1  - Mitigated suppressive function of regulatory T cells (Treg) upon Th17-inducing cytokines in oligo- and polyarticular Juvenile Idiopathic Arthritis (JIA) patients
JF  - Pediatric Rheumatology
N2  - Background
The plasticity of T helper-17 (Th17) and regulatory T (Treg) cells may be a clue to pathogenesis of Juvenile Idiopathic Arthritis (JIA). It is still unclear, whether targeted suppression of Interleukin (IL)-17 is able to influence regulatory function of Treg to control pro-inflammatory effectors in JIA. This study aimed to assess the effect of a Th17-stimulating cytokine environment and of IL-17A-inhibition on phenotype plasticity and suppressive function of Treg derived from JIA patients.
Methods
Th17 and Treg characteristics of CD4\(^{+}\) helper T cells were investigated in blood samples of JIA patients with oligo- and polyarticular pattern and healthy controls (HC). Isolated CD4\(^{+}\)CD25\(^{+}\)CD127\(^{-}\) cells defined as Treg were cultivated with Th17-inducing cytokine environment as well as with IL-17A-inhibitors and analyzed for plasticity of phenotype by flow cytometry. Furthermore, inhibitory function of Treg on autologous effectors after cultivation with these stimuli was determined by suppression assays.
Results
Our findings demonstrated significantly elevated proportions of Th17 and Th17-like Treg in JIA compared to HC. After incubation with Th17-inducing stimuli, increased FoxP3 expression in separated Treg in JIA and an impaired suppressive capacity in JIA and HC were found. Blockade of IL-17A resulted in adjustment of FoxP3-expression in JIA to proportions found in controls and in regular suppressive function.
Conclusions
Our results demonstrate an induction of FoxP3 expressing Treg by Th17-inducing cytokines with concomitant mitigated suppressive function. In contrast, specific IL-17A blockade maintains suppressive Treg function and adjusted FoxP3-expression in JIA to levels found in controls. These findings may help to provide experimental evidence for the successful clinical use of IL-17A inhibition in JIA patients.
KW  - IL-17A-inhibition
KW  - T cell plasticity
KW  - suppressive function
KW  - JIA
KW  - Th17
KW  - Treg
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-300453
VL  - 20
IS  - 1
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rüttger, Lennart
T1  - Regulatory T cells limit antiviral CD8 T cell responses through IL-2 competition
T1  - Regulatorische T-Zellen limitieren antivirale CD8 T-Zellantworten durch IL-2 Konkurrenz
N2  - Regulatory T cells (Treg) are critical immune cells to ensure immune homeostasis. Treg do so by establishing tolerance to self-antigens as well as food-derived antigens. Additionally, they fine-tune immune responses to limit the damage caused by inevitable inflammation during the resolution of an ongoing infection or anti-tumor response. Despite countless efforts to gain a detailed understanding of the mechanisms Treg utilize to regulate adaptive immune responses, in vivo evidence is rather limited. We were interested in the cell-cell interactions of Treg and their spatio-temporal dynamics during a viral infection. We sought to address Interleukin-2 (IL-2) competition as a viable mechanism to control anti-viral CD8 T cell responses. We used intra-vital 2-photon imaging to analyze the interactions between Treg and activated T cells during viral infection. Additionally, we performed multiple loss- and gain-of-function experiments, addressing the IL-2 active signaling of CD8, CD4, and regulatory T cells to understand the competitive sensing of IL-2. Finally, we performed single-cell RNA sequencing to understand the cell-intrinsic differences in Treg caused by infection. We found that IL-2 competition by Treg limits the CD8 T cell response and can alter the differentiation of CD8 T cells. Furthermore, we show that Treg do not arrest in proximity to CD8 T cells for prolonged periods and therefore are unlikely to regulate CD8 T cells via contact-dependent mechanisms previously proposed. Our data support an area control model in which Treg scavenge IL-2 while actively migrating through the LN, constantly limiting access to IL-2. Establishing CD4 T cells as the major source of IL-2 during the later phases of infection, we provide direct evidence that Treg compete with CD8 T cells for CD4-derived IL-2. Finally, we show that IL-2 limitation is in correlation with CD25 expression levels and has an impact on the differentiation of CD8 T cells. Altering the differentiation of CD8 T cells to increase effector or memory functions has huge implications in clinical treatments, e.g ’checkpoint immunotherapy’. Especially in scenarios like checkpoint immunotherapy, where an efficient expansion of CD8 T cells is vital to the success of the treatment, it is invaluable to understand the spatio-temporal dynamics of Treg. Not only can the expansion phase be optimized, but also side effects can be better controlled by ensuring the adequate timing of treatments and boosting the anti-inflammatory response after the initial establishment of CD8 T cells. On top of this, the gained understanding of the regulatory mechanism of Treg can help to enhance the efficacy of autoimmune disorder treatments. Overall, this study addressed highly relevant questions in the Treg field and answered aspects of Treg regulation, refining their mode of action and the spatio-temporal dynamics during viral infection, providing evidence for IL-2 competition as a major regulatory mechanism controlling antiviral CD8 T cell responses.
N2  - Regulatorische T Zellen (Treg) sind wichtige Immunzellen die der Aufrechterhaltung der Homöostase dienen. Sie induzieren tolerogene Immunantworten gegenüber Antigenen des eigenen Körpers und erlauben uns die Aufnahme von harmlosen ’Fremdantigenen’ aus unserer Nahrung, indem Sie unerwünschte Immunantworten unterdrücken. Zusätzlich ermöglichen Treg eine Feinabstimmung der adaptiven Immunantwort, indem sie die Entzündungsreaktion und die damit einhergehende Gewebeschädigung minimieren, zeitgleich aber die Expansion von Effektorzellen angepasst an das Infektionsgeschehen erlauben. So kann der Erreger schnellstmöglich bekämpft werden, ohne dass die Integrität des Gewebes beeinträchtigt wird und die Gewebefunktion aufrechterhalten werden kann. Viele wissenschaftliche Studien haben sich bereits mit den Regulationsmechanismen von Treg beschäftigt. Es werden heutzutage unzählige Mechanismen beschrieben, die in den meisten Fällen jedoch auf Ergebnissen aus Zellkulturexperimenten beruhen und somit häufig unzureichend belegt sind. Aus diesem Grund wollten wir sowohl das zeitliche als auch räumliche Verhalten von regulatorischen T Zellen im Laufe einer viralen Infektion genauer untersuchen und dabei vor allem Zell-Zell Interaktionen analysieren. Besonderes Augenmerk lag dabei auf dem zuvor beschriebenen Mechanismus der Interleukin-2 (IL-2) Konkurrenz. Dieser zeichnet sich dadurch aus, dass regulatorische T Zellen IL-2, ein wichtiges Zytokin für das Überleben von Effektorzellen, aufnehmen und somit die vorhandene Menge an IL-2 beeinflussen können. Dies geschieht in ständiger Konkurrenz zu Zellen der adaptiven Immunantwort. Wir haben Zell-Zell Interaktionen von Treg mit ihren potenziellen Konkurrenten mithilfe von intravitaler Mikroskopie, im Laufe einer viralen Infektion untersucht. Außerdem haben wir verschiedene ’gain’-und ’loss-of-function’ Experimente durchgeführt, um die IL-2 Konkurrenz zwischen CD8, CD4 und regulatorischen T Zellen besser verstehen zu können. Zusätzlich haben wir das Transkriptom von Treg in zwei verschiedenen Kontexten, Infektion und Homöostase, mittels einer Einzelzellanalyse miteinander verglichen. Wir konnten zeigen, dass Treg dazu in der Lage sind antivirale T Zellantworten allein durch IL-2 Konkurrenz zu modulieren. Hierbei wird nicht nur die Anzahl, sondern auch die Differenzierung von zytotoxischen T Zellen beeinflusst. Dabei haben wir festgestellt, dass Treg während der Immunantwort in Lymphknoten migratorisch aktiv bleiben und keine langen (> 15 min) Zell-Zell Interaktionen mit aktivierten CD8 T Zellen oder dendritischen Zellen eingehen. Dies deutet auf einen primär kontaktunabhängigen Regulationsmechanismus bei der Steuerung von antiviralen T Zellantworten hin. Abschließend konnten wir zeigen, dass CD8 T Zellen während ihrer Expansionsphase stark auf von CD4 T Zellen produziertes IL-2 angewiesen sind. CD4 T Zellen stellen in dieser Phase der Infektion die Hauptquelle von IL-2 dar. So können Treg den Zugang von CD8 T Zellen zu der Hauptquelle von IL-2 räumlich soweit begrenzen, dass dies die Expansion und Differenzierung der CD8 T Zellpopulation nachhaltig beeinflusst. Diese Studie beantwortet relevante Fragen zur Funktionsweise von regulatorischen T Zellen während einer viralen Infektion und zeigt vor allem die räumlichen und zeitlichen Komponenten der Regulation im Detail auf. Diese Studie zeigt, dass IL-2 Konkurrenz einen Hauptregulationsmechanismus von regulatorischen T Zellen darstellen und CD8 T Zellantworten unabhängig regulieren kann. Dies ermöglicht die (Weiter-)Entwicklung und Präzisierung von klinischen Anwendungen und Therapieansätzen zur Bekämpfung von Krebs- und Autoimmunerkrankungen. Besonders für die Expansion von zytotoxischen T Zellen, welche bei der ’Checkpoint’ Immuntherapie zur Behandlung von soliden Tumoren von besonderer Bedeutung ist, ist das Verständnis der Funktionsweise von regulatorischen T Zellen für den Erfolg der Behandlung entscheidend.
KW  - Regulatorischer T-Lymphozyt
KW  - Interleukin 2
KW  - Treg
KW  - IL-2
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-296747
ER  -