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Abstract
Background
HLA-G is a non-classical MHC class I molecule which exerts strong immunosuppressive effects on various immune cells. Several membrane-bound and soluble isoforms are known. Physiologically, HLA-G is predominantly expressed in the placenta, where it contributes to protecting the semi-allogeneic embryo from rejection by the maternal immune system. However, HLA-G is also often upregulated during tumourigenesis, such as in ovarian cancer. The aim of this thesis is to investigate how soluble HLA-G may contribute to local immunosuppression in ovarian carcinomas, and to characterize HLA-G expression in different ovarian carcinoma subtypes and metastases.
Results
As reported by others, physiological HLA-G expression is restricted to few tissues, such as placenta and testes. Here, HLA-G was also detected in the medulla of the adrenal gland. In contrast, HLA-G expression was frequently detected in tumours of all assessed subtypes of ovarian carcinomas (serous, mucinous, endometrioid and clear cell). Highest expression levels were detected in high-grade serous carcinomas. In primary tumours, expression of HLA-G correlated with expression of classical MHC class I molecules HLA-A, -B and -C. Surprisingly, high levels of HLA-G were also detected on dendritic cells in local lymph nodes. As no expression of HLA-G was inducible in monocytes or dendritic cells from healthy donors in response to IL-10 or IL-4, we speculated that tumour-derived soluble HLA-G might be transferred to dendritic cells via the lymphatic system. Accordingly, high levels of tumour-derived soluble HLA-G were detected in ovarian cancer ascites samples. In vitro, dendritic cells expanded in the presence of IL-4, IL-10 and GM-CSF (DC-10) were particularly prone to binding high amounts of soluble HLA-G via ILT receptors. Furthermore, HLA-G loaded DC-10 cells inhibited the proliferation of CD8 effector cells and induced regulatory T cells, even when the DC-10 cells had been fixed with paraformaldehyde.
Conclusion
The immunosuppressive molecule HLA-G is overexpressed in high-grade serous ovarian carcinomas, which account for the majority of ovarian cancers. In particular tumours with a high mutational burden and intact expression of classical, immunogenic MHC class Ia molecules may use HLA-G to escape from immunosurveillance. Additionally, tumour-derived soluble HLA-G may inhibit adaptive immune responses by binding to dendritic cells in local lymph nodes. Dendritic cells usually play a decisive role in the initiation of adaptive anti-tumour immune responses by presenting tumour antigens to cytotoxic T cells. In contrast, dendritic cells loaded with soluble HLA-G inhibit the proliferation of effector T cells and promote the induction of regulatory T cells. Thus, soluble HLA-G that is transferred to dendritic cells via lymphatic vessels may enable ovarian carcinomas to remotely suppress anti-tumour immune responses in local lymph nodes. This novel immune-escape mechanism may also exist in other solid tumours that express HLA-G.
Das Endometriumkarzinom ist die häufigste Neoplasie des weiblichen Genitales. Trotz guter Therapieerfolge und deutlich verbesserter Früherkennungsrate liegt die relative 5-JÜR im Stadium 4 bei unter 16%. Zur Wahl einer möglichst individuell angepassten Therapie ist es wichtig die Prognose möglichst gut einschätzen zu können, hierzu dienen die Prognosefaktoren. Neben aggressiven Eigenschaften eines Tumors wird der klinische Verlauf maßgeblich von der Immunabwehr der Patientin bestimmt. Einige Studien weisen darauf hin, dass dendritische Zellen (DC) an der Tumorimmunität teilhaben, und somit den Verlauf maligner Tumorerkrankungen beeinflussen. Wir untersuchten, ob die Tumor-Infiltration durch S100 positive dendritische Zellen ein prognostischer Marker für das Endometriumkarzinom sein könnte. In dieser retrospektiven Studie wurden 115 Gewebeproben von Endometriumkarzinomen mit bekanntem histologischem Grading, Hormonrezeptorstatus, Ki-67, Her-2/neu und p53 Expression analysiert. Die paraffinierten Gewebeschnitte wurden immunhistochemisch mit dem Antikörper S100 gefärbt. Anschließend wurde die Anzahl tumorinfiltrierender S100 positiver dendritischer Zellen mikroskopisch bestimmt und die Anzahl S100 positiver DC/cm2 Tumorgewebe berechnet. Die Ergebnisse wurden anschließend in zwei Gruppen unterteilt, wobei die erste Gruppe weniger als 10 S100 positive DC/cm2 (n=44) und die zweite Gruppe mehr als 10 S100 positive DC/cm2 (n=71) enthielt. Die Korrelation der histopathologischen und klinischen Parameter mit der Anzahl S100 positiver DC wurde mit dem Chi-Quadrat-Test berechnet. Verglichen mit Gruppe eins zeigte Gruppe zwei einen höheren Differenzierungsgrad (p=0,045), eine geringere Expression von p53 (p=0,021) und eine geringere Proliferationsrate (p=0,028). Die Infiltration durch dendritische Zellen war nicht korreliert mit Her-2/neu, Hormonrezeptorstatus und FIGO-Stage. Obwohl keine signifikante Korrelation bestand, schien die DC-arme Gruppe mit einem höheren FIGO-Stadium assoziiert zu sein als die DC-reiche Gruppe. In der uni- und multivariaten Analyse konnte die Infiltration durch dendritische Zellen als signifikanter prognostischer Marker bezüglich bereinigter Überlebensrate, jedoch nicht bezüglich Gesamtüberlebensrate bestätigt werden. Schlussfolgerung Unsere Ergebnisse zeigen, dass der immunhistochemische Nachweis S100 positiver dendritischer Zellen im Endometriumkarzinom zur Identifizierung einer High-Risk Gruppe beitragen könnte und deshalb einen guten Prognosefaktor für diese Erkrankung darstellt. Unsere Beobachtung, dass eine verstärkte Infiltration des Karzinomgewebes durch dendritische Zellen mit einer verbesserten Prognose assoziiert ist, deutet auf die wichtige Rolle der Immunantwort auf den klinischen Verlauf von Patientinnen, die an einem Endometriumkarzinom erkrankt sind hin.
Während der Schwangerschaft kommt es gegen das mit Fremdantigen beladene Kind nicht zu einer cytotoxischen Immunreaktion. Da sich auch der Hormonhaushalt der Mutter ändert, stellt sich die Frage nach dem Zusammenhang zwischen dem Immunsystem und der Hormonlage. Dendritische Zellen sind bedeutende Zellen im menschlichen Immunsystem . Diese wurden aus Buffy coats angezüchtet und mit schwangerschaftsassoziierten Hormonen versetzt. Nachdem man die von den DC produzierten Cytokine mittels ELISA gemessen hatte, liess sich eine Aussage darüber treffen wie die Hormone die dendritischen Zellen in ihrer Stoffproduktion beeinflussen und ob sie protektiv, bzw. cytotoxisch auf das Schwangerschaftsgeschehen wirken.
Dendritische Zellen (DC) sind spezialisierte antigenpräsentierende Zellen. Die von Monozyten abgeleiteten DC sezernieren überwiegend Zytokine vom Th1-Typ. Da während der normalen Schwangerschaft die Produktion von Th2-Zytokinen durch immunkompetente Zellen überwiegt, ist zu vermuten, dass die auf der Oberfläche des Trophoblasten exprimierten Moleküle HLA-G und HLA-E die Zytokinproduktion der DC modulieren. Material und Methoden. DC wurden aus isolierten Monozyten des peripheren Blutes kultiviert. Nach Inkubation mit Leukämiezellen der Linie K-562, an deren Oberfläche die HLA Moleküle der Klassen I und II fehlen und die mit HLA-G oder HLA-E transfiziert wurden, sowie mit nicht transfizierten K-562 Zellen (Kontrollen) wurden die Konzentrationen der Zytokine IL-10, IL-12p70, IL-18 und TNF-alpha sowie des Chemokins IL-8 im Überstand mit ELISA bestimmt. Ergebnisse. Die Kultur mit nicht transfizierten K-562 Zellen resultierte in einem signifikanten Anstieg der Produktion von IL-8 und TNF-alpha durch unreife und reife DC sowie von IL-10 durch unreife DC (p < 0,01). In der Kokultur mit HLA-G und HLA-E transfizierten Zellen nahm im Vergleich dazu die Produktion von IL-8 durch unreife und reife DC und die von IL-10 und TNF-alpha durch unreife DC signifikant (p < 0,01) ab. Der Kontakt mit HLA-G und HLA-E transfizierten Zellen hatte keinen Effekt auf die Sekretion von IL-12p70 und IL-18 durch DC. Schlussfolgerungen. Diese Resultate zeigen, dass DC nach Kontakt mit nicht HLA-präsentierenden Zellen mit einer Ausschüttung von Zytokinen reagieren. Der eindeutige suppressive Effekt von HLA-G und HLA-E auf die Produktion des Th 1-Zytokins TNF-alpha, des Th 2-Zytokins IL-10 und des Chemokins IL-8 durch unreife DC liefert einen weiteren Beleg für die zentrale Rolle von HLA-G und HLA-E bei der Immuntoleranz der normal verlaufenden Frühschwangerschaft.
Dendritische Zellen spielen eine zentrale Rolle bei der Regulation von Immunantworten. Neuere Forschungsergebnisse zeigen, wie vielfältig diese außergewöhnliche Zellpopulation die Richtung einer Immunantwort beeinflussen kann. So stellen DC nicht nur die wohl wichtigsten antigenpräsentierenden Zellen dar und induzieren hocheffektive inflammatorische Immunantworten, sondern spielen auch eine entscheidende Rolle bei der Vermittlung immunologischer Toleranz. Die Entdeckung dendritischer Zellen in menschlicher Dezidua wirft die Frage nach der Beteiligung der DC an den immunologischen Vorgängen an der fetomaternalen Grenzzone auf. Trotz der großen Zahl an Untersuchungen konnte bis heute nicht abschließend geklärt werden, welche Mechanismen zur immunologischen Akzeptanz des Feten durch das mütterliche Immunsystem beitragen. Während der Schwangerschaft finden sich neben den veränderten Spiegeln für Progesteron, b-Estradiol, bHCG und weiteren Hormonen auch wesentliche Veränderungen im Zytokinmilieu des uterinen Gewebes. Für einige Zellpopulationen sind Interaktionen zwischen dem Immunsystem und dem endokrinen System bereits nachgewiesen - für DC lag bisher jedoch noch keine systematische Untersuchung vor. Im Rahmen dieser Arbeit sollte die Wirkung schwangerschaftsassoziierter Hormone auf humane DC gezeigt werden. Als Modellsystem wurden in vitro aus Monozyten des peripheren Blutes differenzierte DC gewählt. Ausgereifte DC (mDC) wurden mit verschiedenen Konzentrationen von Progesteron, 17b-Estradiol, bHCG und Dexamethason behandelt. Untersucht wurden Veränderungen der Zytokinspiegel in den Zellkulturüberständen mittels ELISA. Die Veränderung der Oberflächenmarkerexpression wurde durchflusszytometrisch im FACS gemessen und Veränderungen der T-Zellstimulationskapazität in Stimulationsversuchen (MLR) gemessen. Die Messungen zeigten deutliche Veränderungen der Zytokinspiegel nach Stimulation der Zellen mit schwangerschaftsassoziierten Hormonen. Dagegen bestätigte die Untersuchung der Oberflächenmarkerexpression im FACS zwar den ausdifferenzierten Phänotyp der DC, konnte ansonsten aber nur für mit Dexamethason behandelte DC signifikante Veränderungen der Reifungs- und Aktivierungsmarker zeigen. Die T-Zellstimulationsassays zeigten keine wesentliche Beeinflussung der DC durch schwangerschaftsassoziierte Hormone. Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass eine endokrine Beeinflussung der reifen dendritischen Zellen durchaus stattfindet, eine wesentliche Wirkung allerdings nur auf die Zytokinexpression dendritischer Zellen nachweisbar ist. Signifikant sind hier die verminderte Produktion inflammatorischer Th1-Zytokine und hochsignifikante Steigerung der IL-10-Sekretion nach Behandlung der Zellen mit Dexamethason und Progesteron, insbesondere in der Kombination von Progesteron mit bHCG. Die für den Erhalt der Schwangerschaft entscheidenden Veränderungen des Zytokinmilieus an der fetomaternalen Grenzzone mit erniedrigten Th1- und erhöhten Th2-Zytokinspiegeln könnten also durch die veränderte Zytokinproduktion der DC mitbestimmt werden.