TY - THES A1 - Schwab, Nicholas T1 - The importance of CD8\(^+\) T cells and antigen-presenting cells in the immune reaction of primary inflammatory versus degenerative diseases T1 - Die Bedeutung CD8\(^+\) T-Zellen und Antigen-präsentierender Zellen in der Immunreaktion primär inflammatorischer gegenüber degenerativen Erkrankungen N2 - The bidirectional influence of parenchymal cells and cells of the immune system, especially of antigen-presenting and CD8\(^+\) T cells, in situations of putative auto- immune pathogenicity and degeneration was the main topic of this thesis. In the first part, the influence of human muscle cells on antigen-presenting cells was investigated. In inflammatory myopathies prominent infiltrates of immune cells containing T cells and antigen-presenting cells like macrophages and dendritic cells are present. The hypothesis was that human myoblasts have an inhibiting influence on these antigen-presenting cells under homeostatic conditions. A dysfunction or impairment under inflammatory circumstances might contribute to the development of myopathic conditions. The surface analysis of dendritic cells cocultured with myoblasts showed that immature dendritic cells could be driven into a reversible semi- mature state with significantly elevated levels of CD80. These dendritic cells were additionally characterized by their inhibiting function on T-cell proliferation. It was also shown that the lysates of healthy myoblasts could strongly enhance the phagocytic ability of macrophages, which could help with muscle regeneration and which might be disturbed in myositis patients. The second part of this thesis was about the clonal specificity of CD8\(^+\) T cells in a mouse model with genetically induced over-expression of PLP in oligodendrocytes. Here, we could show that the cytotoxic T lymphocytes, which had previously been shown to be pathogenic, were clonally expanded in the CNS of the transgenic mice. The amino acid sequences of the corresponding receptor chains were not identical, yet showed some similarities, which could mean that these clones recognize similar antigens (or epitopes of the same antigen). The knockout of PD-1 in this setting allowed for an analysis of the importance of tissue immune regulation. It became evident that the absence of PD-1 induced a larger number of clonal expansions in the CNS, hinting towards a reduced threshold for clonal disturbance and activation in these T cells. The expansions were, however, not pathogenic by themselves. Only in the presence of tissue damage and an antigenic stimulus (in our case the overexpression of PLP), the PD-1 limitation exacerbated the immune pathogenicity. Therefore, only in the presence of a “tissue damage signal”, the dyshomeostasis of T cells lacking PD-1 achieved high pathogenetic relevance. Finally, we investigated the pathogenetic role of CD8 T cells in Rasmussen encephalitis, a rare and chronic neurological disease mainly affecting children. The analysis of the T-cell receptor repertoire in Rasmussen encephalitis patients in the peripheral CD4\(^+\) and CD8\(^+\) T-cell compartments as well as the brain revealed the involvement of T cells in the pathogenicity of this disease. Many clonal expansions in the brain matched CD8\(^+\) T-cell expansions in the periphery on the sequence level. These putatively pathogenic clones could be visualized by immunohistochemistry in the brain and were found in close proximity to astrocytes and neurons. Additionally, the expanded clones could be found in the periphery of patients for at least one year. N2 - Der Einfluss von Parenchymzellen auf Immunzellen und umgekehrt, im Besonderen von Antigen-präsentierenden Zellen und CD8\(^+\) T-Zellen, im Zusammenhang von auto- immuner Pathogenese und Degeneration war das Hauptthema dieser Dissertation. Im ersten Teil wurde der Einfluss menschlicher Muskelzellen auf Antigen- präsentierende Zellen untersucht. In entzündlichen Myopathien kommt es zu massiven Infiltraten von Immunzellen, die T-Zellen und auch Antigen-präsentierende Zellen wie Makrophagen und dendritische Zellen enthalten. Die Hypothese war, dass menschliche Myoblasten einen hemmenden Einfluss auf die Antigen-präsentierenden Zellen unter homöostatischen Bedingungen haben. Eine Störung dieses Einflusses oder eine Beeinträchtigung unter entzündlichen Rahmenbedingungen könnte eventuell zur Entwicklung eines myopathischen Zustands beitragen. In der Oberflächenanalyse der dendritischen Zellen, die mit Myoblasten kultiviert wurden, zeigte sich, dass unreife dendritische Zellen in einen halb-reifen Zustand versetzt werden konnten, der sich beispielsweise durch stark erhöhte CD80 Expression kennzeichnet. Diese dendritischen Zellen wurden weiterhin charakterisiert über ihre hemmende Funktion auf die T-Zell Proliferation. Außerdem wurde gezeigt, dass Zelllysate gesunder Myoblasten die Phagozytoserate von Makrophagen enorm verstärken, was die Regeneration des Muskelgewebes erhöhen und möglicherweise in Myositispatienten gestört sein könnte. Im zweiten Teil der Dissertation ging es um die klonale Spezifität von CD8\(^+\) T-Zellen in einem Mausmodell mit genetisch induzierter Überexpression von PLP in Oligodendrozyten. Hier konnte gezeigt werden, dass die zytotoxischen T-Zellen, deren Pathogenität Gegenstand früherer Arbeiten war, im ZNS der transgenen Mäuse klonal expandiert waren. Die Aminosäuresequenzen der TCRβ Kette der expandierten Klone waren nicht identisch, zeigten jedoch einige Ähnlichkeiten, die darauf hinweisen könnten, dass diese Klone ähnliche Antigene (oder Epitope des gleichen Antigens) erkennen. Die genetisch induzierte Abwesenheit von PD-1 ermöglichte es, in diesem Zusammenhang den Einfluss von spezifischer Immunregulation im Gewebe zu untersuchen. Es zeigte sich, dass die Deletion von PD-1 eine erhöhte Anzahl von klonalen Expansionen im ZNS der Mäuse erzeugte, was auf eine herabgesetzte Schwelle für klonale Störungen und Aktivierung schließen lässt. Diese Expansionen 
 waren jedoch für sich genommen nicht pathogen. Nur in der Anwesenheit eines Gewebeschadens und eines zusätzlicher Antigenstimulus (in unserem Fall in Form der PLP Überexpression) konnte man die erhöhte Pathogenität durch die PD-1 Deletion erkennen. Deswegen erreichten die PD-1 deletierten T-Zellen nur in der Gegenwart eines „Gewebeschaden-Signals“ hohe pathogenetische Relevanz. Schließlich untersuchten wir die pathogenetische Rolle von CD8\(^+\) T-Zellen in der Rasmussen Enzephalitis, einer seltenen, chronischen Erkrankung des Gehirns, die hauptsächlich in Kindern vorkommt. Die Analyse des T-Zell-Rezeptor Repertoires in Rasmussen Enzephalitis Patienten in peripheren CD4\(^+\) und CD8\(^+\) T-Zell Populationen und im Gehirn zeigte die Beteiligung von T-Zellen in der Pathogenese dieser Krankheit auf. Viele klonale Expansionen waren zwischen Gehirn und der peripheren CD8\(^+\) Population bis hin zur Aminosäuresequenz identisch. Diese vermutlich pathogenen Klone konnten in Gehirnbiopsien von Rasmussenpatienten histochemisch nachgewiesen werden und wurden in enger Nachbarschaft zu Astrozyten und Neuronen gefunden. Zusätzlich konnten diese expandierten Kone in der Peripherie von Patienten für die beobachteten Zeiträume (mindestens ein Jahr) nachgewiesen werden. KW - T-Lymphozyt KW - Entzündung KW - Degeneration KW - Immunsystem KW - Rasmussen-Syndrom KW - T lymphocyte KW - inflammation KW - degeneration KW - immune system KW - rasmussen encephalitis Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-37330 ER - TY - THES A1 - Kohl, Bianca Dorothea T1 - PMP22-overexpressing mice as a model for Charcot-Marie-Tooth 1A neuropathy implicate a role of immune-related cells T1 - PMP22-überexprimierende Mäuse als Modell einer Charcot-Marie-Tooth 1A Neuropatie. N2 - Charcot-Marie-Tooth disease (CMT) is a cohort of human hereditary disorders of the peripheral nervous system (PNS) which exhibit symptoms like sensory dysfunction, muscle weakness and gait disturbances. Different mutations are described as causation for this neuropathy, such as a duplication of chromosome 17 comprising the gene for the peripheral myelin protein-22 (PMP22). Based on different animal models former studies identified immune cells, i.e. macrophages and T-lymphocytes, as crucial mediators of pathology in these neuropathies. In this study, PMP22-overexpressing mice (PMP22tg, C61), serving as a model for a specific type of CMT – CMT1A – were crossbred with immune-deficient mutant mice to examine the impact of the immune system on nerve pathology. Crossbreeding of PMP22tg mice with recombination activating gene-1 (RAG-1) deficient mice, lacking mature T- and B-lymphocytes, caused no striking alterations of pathogenesis in peripheral nerves of mutant mice. In contrast, crossbreeding of PMP22tg myelin mutants with mice deficient in the chemokine monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1, CCL2) caused an amelioration of the demyelinating phenotype of peripheral nerves when MCP-1 was either reduced or completely absent. Furthermore, functional investigations, i.e. neurographic recordings and examinations of the grip strength of the extremities, revealed an amelioration in PMP22tg/MCP-1-/- mice in regard to a symptomatic improvement in the compound action muscle potential (CMAP) and stronger grip strength of the hindlimbs. Interestingly, peripheral nerves of PMP22tg mice showed an irregular distribution of potassium channels in presence of MCP-1, whereas the absence of MCP-1 in the myelin mutants rescued the ion channel distribution and resulted in a more wild type-like phenotype. Having shown the impact of MCP-1 as an important mediator of nerve pathology in PMP22/MCP-1 double mutants, the regulation of this chemokine became an important target for potential treatment strategies. We found that the signaling cascade MEK1/2/ERK1/2 was more strongly activated in peripheral nerves of PMP22tg mice compared to nerves of wild type mice. This activation corresponded to an increase in MCP-1 mRNA expression in peripheral nerves at the same age. Furthermore, a MEK1/2-inhibitor was used in vivo to confirm the regulation of MCP-1 by the MEK1/2/ERK1/2 pathway. After a treatment period of three weeks, a clear reduction of ERK1/2-phosphorylation as well as a reduction of MCP-1 mRNA expression was observed, accompanied by a decline in macrophage number in peripheral nerves of PMP22tg mice. These observations suggest that the expression of MCP-1 is crucial for the neuropathological progression in a mouse model for CMT1A. Therefore, this chemokine could provide a basis for a putative treatment strategy of inherited neuropathies. N2 - Die Charcot-Marie-Tooth Erkrankungen (CMT) sind eine Gruppe von humanen, erblichen Erkrankungen des peripheren Nervensystems (PNS), welche Symptome wie sensible Störungen, Muskelschwäche und Gangstörungen verursachen können. Verschiedene Mutationen, z.B. eine Duplikation des Chromosoms 17, welches das Gen für das periphere Myelinprotein-22 (PMP22) enthält, sind als Ursache für diese Neuropathie beschrieben. Anhand verschiedener Tiermodelle wurde in früheren Studien gezeigt, dass Immunzellen, insbesondere Makrophagen und T-Lymphozyten, maßgeblich an der Pathogenese dieser Neuropathien beteiligt sind. In der vorliegenden Studie wurden PMP22-überexprimierende Mäuse (PMP22tg, C61) als Modell einer spezifischen CMT-Form – CMT1A – mit immun-defizienten Mutanten verkreuzt, um die modulierende Rolle des Immunsystems innerhalb der Pathogenese peripherer Nerven untersuchen zu können. Die Verkreuzung von PMP22tg Mäusen mit „recombination activating gene-1“-defizienten Mutanten (RAG-1-/-), die keine reifen T- und B-Lymphozyten besitzen, resultierte in keiner deutlich veränderten Pathologie der peripheren Nerven. Im Gegensatz hierzu führte die Verkreuzung der Myelinmutanten mit Mäusen, defizient für das Chemokin „monocyte chemoattractant protein-1“ (MCP-1), zu einer Abschwächung des demyelinisierenden Phänotyps in peripheren Nerven, wenn MCP-1 reduziert war oder völlig fehlte. Funktionelle Analysen, wie elektrophysiologische Messungen und Untersuchungen der Kraft in den Extremitäten, zeigten zudem in PMP22tg/MCP-1-/- Mäusen eine symptomatische Verbesserung, was sich in einer höheren Amplitude (compound muscle action potential, CMAP) und einer erhöhten Kraft in den Hinterpfoten der Mäuse widerspiegelte. Interessanterweise zeigten periphere Nerven der PMP22tg Mäuse eine abnorme Verteilung von Kalium-Kanälen, wohingegen das Fehlen von MCP-1 in den Myelinmutanten zu einer Verteilung dieser Ionenkanäle führte, die ähnlich zu Wildtyp-Mäusen war. Da MCP-1 in den PMP22/MCP-1 Doppelmutanten einen deutlichen Einfluss auf die Pathogenese aufwies, wurde die Regulation dieses Chemokins im Hinblick auf mögliche Therapie-Ansätze untersucht. Diese Untersuchung zeigte, dass die MEK1/2/ERK1/2-Signalkaskade in peripheren Nerven von PMP22tg Mäusen stärker aktiviert wird als in Nerven von Wildtyp-Tieren. Die Aktivierung dieser Signalkaskade ging dabei mit einer erhöhten MCP-1 mRNA Expression in peripheren Nerven von Tieren des gleichen Alters einher. Ergänzend wurde ein MEK1/2-Inhibitor in vivo verwendet, um die Regulation von MCP-1 durch die MEK1/2/ERK1/2 Kaskade zu bestätigen. Nach einer Behandlungszeit von drei Wochen wurde eine deutliche Reduktion der ERK1/2-Phosphorylierung, sowie eine Reduktion der MCP-1 mRNA Expression und eine geringere Makrophagen-Anzahl in peripheren Nerven von PMP22tg Mäusen detektiert. Diese Untersuchungen zeigen, dass die Expression von MCP-1 entscheidend für den neuropathologischen Verlauf in einem Mausmodell für CMT1A ist. Somit bietet dieses Chemokin eine Basis für die Entwicklung neuer Behandlungsstrategien peripherer Neuropathien. KW - Myelin KW - Makrophage KW - Entmarkung KW - Schwann Zellen KW - PMP22 KW - MCP-1 KW - Immunzellen KW - Periphere Nerven KW - Schwann cells KW - PMP22 KW - MCP-1 KW - immune cells KW - peripheral nerves Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-43066 ER - TY - THES A1 - He, Lan T1 - Small fiber involvement in Fabry's disease N2 - Aim of Investigation: The neurological manifestations of Fabry’s disease, a rare, X-linked, multisystem disorder caused by alpha-galactosidase A deficiency and globotriosylceramide (Gb3) accumulation, include both peripheral and central nervous system symptoms. Here we evaluated a prospectively recruited cohort of patients with Fabry’s disease for pain, small nerve fiber function, and skin innervation. Methods: 66 patients (31 male and 35 female) were enrolled，31 patients were on ERT. All patients underwent quantitative sensory testing (QST), electrophysiological examination, and extra- and transcranial Doppler sonography. For pain and mood assessment standardized questionnaires were used. Skin biopsies were performed at the left distal leg in 38 patients for intraepidermal nerve fiber density (IENFD) assessment. Results: Age at examination did not differ significantly between women (40.2+/-16.2 years) and men (38.9+/-13.8; n.s.). 29/31 male and 19/35 female patients complained of acroparesthesias or neuropathic pain. QST abnormalities indicative of small fiber impairment were found in 26/31 male and 28/35 female patients. Electrophysiological examination of large fibers and autonomic fibers revealed pathological findings in 11/31 male and 3/35 female patients. All patients had normal Doppler sonography results. Indicators for depression were present in 14/31 male and 10/35 female patients. 20/31 male and 18/35 female patients had a skin biopsy, the IENFD was significantly reduced in male (2.0+/-2.8 fibers/mm) compared with female patients (6.7 +/- 4.4 fibers/mm). In 10 patients free from neurological symptoms, QST and IENFD abnormalities were still detected. Follow up examination after one year in 12 patients under ERT (2.1+/-1.7 years) showed improvement in some symptoms and in QST and neurophysiology in six patients with normal renal function. 20/35 female patients older than 40 y had concomitant diseases, while none of the 18 younger female patients did. The corresponding radio in male patients was 5/19 (>=40y) and 2/13 (<40y) respectively. Conclusions: Neuropathic pain and sensory deficits of the distal extremities are common in patients with Fabry’s disease. QST and IENFD analysis are important for early diagnosis of nerve involvement in Fabry’s disease. Small fiber function may improve under ERT in patients without severe renal impairment. KW - Fabry’s disease KW - neuropathic pain KW - QST KW - IENFD KW - ERT KW - Fabry’s disease KW - neuropathic pain KW - QST KW - IENFD KW - ERT Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-32844 ER - TY - THES A1 - Yu-Hwa, Huang T1 - The Role of HLA-G-expressing Regulatory T cells in Multiple Sclerosis: A Perspective of Beneficial Inflammation in the Central Nervous System Inflammation T1 - Die Rolle HLA-G-exprimierender regulatorischer T-Zellen in multipler Sklerose: Möglichkeit einer hilfreichen Entzündung bei Entzündungserkrankung des zentralen Nervensystems N2 - Die Regulation von Effektor-T-Zellen ist ein wichtiger Mechanismus zur Kontrolle organspezifischer Entzündungen. Dabei sind regulatorische T-Zellen (Treg) maßgeblich an der Aufrechterhaltung peripherer Immuntoleranz und parenchymaler Immunhomöostase beteiligt. Eine neue Population von humanen, natürlich vorkommenden Treg Zellen wurde durch ihre konstitutive Expression des immuntolerogenen Moleküls HLA-G identifiziert. Im ersten Teil dieser Arbeit wurden die Mechanismen, durch die CD4+ HLA-Gpos Treg Zellen ihre Zielzellen (autologe HLA-Gneg T-Zellen) modulieren, aufgeklärt. Unter Verwendung eines Suppressionsansatzes in Abwesenheit von antigenpräsentierenden Zellen (APC) wurden T-T-Zell-Interaktionen, die die Proliferation von HLA-Gneg T-Zellen hemmen, demonstriert. Diese Suppression, die durch die Stimulierung des T-Zell-Rezeptors auf HLA-Gpos Treg Zellen verstärkt wurde, war unabhängig vom Zell-Zell-Kontakt. Die HLA-Gneg T-Zellen erlangten nach Entfernung der HLA-Gpos Treg Zellen und einer erneuten Stimulierung ihrer T-Zell- Rezeptoren ihre Fähigkeit zur Proliferation wieder. Dies wies auf die Umkehrbarkeit dieser Suppression hin. Darüber hinaus war die HLA-Gpos Treg-vermittelte Suppression entscheidend von der IL-10- Sekretion, nicht jedoch von TGF-β abhängig. Zusammengefasst beschreibt dieser Teil der Arbeit eine detaillierte Charakterisierung der Mechanismen, wie HLA-Gpos Treg HLA-Gneg TZellen supprimieren. Das tiefere Verständnis der Wirkmechanismen von HLA-Gpos Treg könnte in therapeutischen Strategien verwendet werden, in denen die regulatorische Funktion der T-Zell-Suppression verstärkt oder moduliert werden soll. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die potenzielle Rolle von HLA-Gpos Treg bei der Multiplen Sklerose (MS) untersucht, einer klassischen Autoimmunerkrankung des Zentralnervensystems (ZNS). Im Gegensatz zu Vergleichspatienten mit nicht-entzündlichen Erkrankungen konnte im Liquor von MS Patienten eine erhöhte Anzahl von HLA-Gpos Treg gefunden werden. Diese aus dem Liquor isolierten HLA-Gpos Treg wiesen phänotypische Merkmale von zentralen Gedächtnis-T-Zellen (CD45RA- CD27+) auf, exprimierten den Aktivierungsmarker ICOS sowie deutlich höhere Level des Chemokinrezeptors (CCR) CCR5 und agierten als starke Suppressoren der autologen CD4+ T-Zellproliferation. Durch Verwendung eines in vitro Modells der humanen Bluthirnschranke konnte demonstriert werden, dass HLA-Gpos Treg eine starke Neigung zur Migration haben, die durch die CCR5- Liganden MIP1α und RANTES, nicht jedoch durch MIP3β (Ligand von CCR7) unterstützt wird. Diese Chemokin-induzierte Migration von HLA-Gpos Treg war auch mit einer Steigerung der suppressiven Kapazität nach Zelltransmigration assoziiert. Im Gegensatz zu CD4+CD25+, FoxP3-exprimierenden Treg zeigten HLA-Gpos Treg von MS-Patienten keine beeinträchtigte Funktionalität. Dies deutet auf eine selektive Rekrutierung von HLA-Gpos Treg zu Entzündungsherden im ZNS und ihre Beteiligung an der Bekämpfung der destruktiven Entzündung hin. Die Ergebnisse dieser Studien tragen zum weitergehenden Verständnis der Rolle und Funktion HLA-Gpos Treg Zellen bei und stellen somit ein wichtiges pathophysiologisches Beispiel „gutartiger“ T-Zell-Entzündung während der ZNS Autoimmunität dar, das sowohl aus pathophysiologischer als auch therapeutischer Sicht interessant ist. N2 - Regulation of effector T cells is an important mechanism to control organ-specific inflammation. Thereby regulatory T cells (Treg cells) are essential for maintaining peripheral immune tolerance and for establishing parenchyma immune homeostasis. A novel population of natural human Treg characterized by the constitutive expression of the immune-tolerogenic human HLA-G molecule has been identified. In the first part of the study, we elucidated the mechanism(s) by which CD4+ HLA-Gpos Treg modulates their cellular targets namely autologous HLA-G negative responder T cells (HLAGneg Tresp). Using a suppression system free of antigen-presenting cells (APC), we demonstrate a T-T cell interaction resulting in suppression of HLA-Gneg Tresp. We could also show that this suppression was independent of cell-cell contact. Importantly, stimulus of T cell receptor (TCR) on HLA-Gpos Treg facilitated their suppressive capacity. We also observed that removal of HLA-Gpos Treg from the established co-cultures could restore the ability of HLA-Gneg Tresp to proliferate upon TCR re-stimulation, indicating that the suppression was reversible. Further, HLA-Gpos Treg–mediated suppression was critically depending on the secretion of IL-10 but not TGF-β. Taken together, this part of the work provides an in-depth characterization of the mechanisms of how HLA-Gpos Treg suppresses T responder cells in direct T-T interactions. Understanding the suppressive mechanism used by HLA-Gpos Treg may help to develop therapeutic strategies to modulate regulatory arms of T-cell suppression. In the second part of this study, the potential role of HLA-Gpos Treg in the pathophysiological process of Multiple Sclerosis (MS), a prototypic autoimmune inflammatory central nervous system (CNS), has been investigated. We found that HLA-Gpos Treg are enriched in the cerebrospinal fluid (CSF) from MS patients, but not in non-inflammatory controls. CSFderived HLA-Gpos Treg showed predominance of central memory (CD45RA-CD27+) phenotype, exhibited markers of activation (ICOS), and had significantly higher expression of the inflammatory chemokine receptor CCR5. Importantly, these cells demonstrated as potent suppressors to autologous CD4+ T-cell proliferation. Using an in vitro model of human blood brain barrier, we showed that HLA-Gpos Treg have a strong propensity to migrate, which could be facilitated by MIP1α and RANTES (ligands of CCR5) but not MIP3β (a ligand of CCR7). The HLA-Gpos Treg migration triggered by chemokines was also associated with a gain of suppressive capacity upon cellular transmigration. In contrast to CD4+CD25+ naturally occurring FoxP3-expressing Treg, HLA-Gpos Treg from patients with MS did not exhibit impaired function, suggesting that HLA-Gpos Treg are selectively recruited to the sites of CNS inflammation in an effort to combat destructive inflammation during MS. Our results contribute to the understanding of the role and function of HLA-Gpos Treg and provide an important example of “beneficial” T-cell inflammation in CNS autoimmunity- interesting both from a patho/-physiological and a therapeutically point of view. KW - Regulatorische T-Zellen KW - Multiplen Sklerose KW - HLA-G KW - Zentralnervensystems KW - Chemokinrezeptors KW - Regulatory T cells KW - Multiple Sclerosis KW - HLA-G KW - Central Nervous System KW - Chemokine Receptor Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-39957 ER -