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Hintergrund:Die Aktivierung naiver T-Zellen ist Folge eines Kontaktes zu Antigen präsentierenden Zellen (APC), die auf ihrer Oberfläche Antigene im MHC-Peptid-Komplex präsentieren. Bisherige Daten zur Kontaktdauer und -dynamik sowie zur nachfolgenden Aktivierung und Proliferation naiver T-Zellen beruhen meist auf Ergebnissen von Experimenten, die in Flüssigkulturmodellen gemacht wurden. Aus diesen resultierte die Beschreibung des sog. statischen Interaktionskonzeptes. Die T-Zell-Aktivierung wird überwiegend als Folge eines einzelnen lang dauernden und statischen Kontaktes zwischen T-Zelle und APC beschrieben (single encounter model), der zu einer kontinuierlichen Stimulation des T-Zell-Rezeptors über mehrere Stunden führt. Dem gegenüber steht das Konzept dynamischer Interaktionen, in dem T-Zell-Aktivierung und -Proliferation als Folge dynamischer, kurz dauernder und sequentieller Kontakte zu einer oder zu verschiedenen DC beschrieben werden (serielles Kontaktmodell). Methode: Da Flüssigkeitskulturen jedoch nicht annähernd das dreidimensionale Netzwerk lymphatischer Organe widerspiegeln, in dem der Kontakt zwischen T-Zellen und APC in vivo stattfindet, sollten in der vorliegenden Arbeit naive T-Zellen und dendritische Zellen (DC) in einer dreidimensionalen (3D) Umgebung kokultiviert und auf Interaktionsdynamik und Mitoseaktivität untersucht werden. Im Verlauf der oxidativen Mitogenese mit autologen DC in einer 3D Kollagenmatrix über 56 Stunden wurden humane naive T-Zellen auf Dauer und Dynamik der Zell-Zell-Interaktionen videomikroskopisch sowie die nachfolgende Aktivierung und Proliferation mittels Durchflusszytometrie untersucht. Ergebnisse: Sowohl während der Oxidativen Mitogenese als auch in nicht stimulierten Kontrollkulturen wurden bei naiven T-Zellen fast ausschließlich kurz dauernde, wenige Minuten anhaltende Kontakte zwischen T-Zellen und DC beobachtet. Die mediane Dauer der Kontakte der Kontroll-T-Zellen zu DC war dagegen während aller Beobachtungsintervalle kürzer als die der naiven T-Zellen unter Oxidative Mitogenese-Bedingungen. Es ergaben sich in der Gesamtpopulation der naiven T-Zellen in allen Beobachtungszeiträumen signifikante Unterschiede bezüglich der medianen Interaktionszeiten unter Oxidative Mitogenese-Bedingungen und Kontrollbedingungen Die mediane Interaktionszeit unter Oxidative Mitogenese-Bedingungen lag in allen Beobachtungszeiträumen bei über fünf bis zehn Minuten, unter Kontrollbedingungen jeweils zwischen drei und sechs Minuten (p jeweils < 0,001). Lediglich in der Gruppe der anfangs DC adhärenten T-Zellen nach 24 – 32 Stunden konnten keine signifikanten Unterschiede bezüglich der Dauer der Kontakte festgestellt werden (p = 0,461). Sowohl die Oxidative Mitogenese - wie auch die Kontrollkulturen zeigten nahezu ausschließlich dynamische und serielle Kontakte zu DC, multizelluläre Aggregate und statische Kontakte traten dagegen nur sehr selten auf. Infolge der Oxidativen Mitogenese, nicht jedoch in Kontrollkulturen, traten 40 %der T-Zellen in den Zellzyklus und durchliefen bis zu sechs Mitosen innerhalb von 96 h. Ausblick: Die Oxidative Mitogenese ist ein suffizientes Modell der vollständigen Aktivierung humaner peripherer naiver T-Lymphozyten in Kokultivierung mit DC. Passend zu in vivo Befunden sowie in vitro Daten muriner TCR-transgener T-Zellen erfolgt die Aktivierung und nachfolgende Proliferation überwiegend durch dynamische und kurzlebige Interaktionen. Die vorliegende Arbeit bestätigt das serielle Kontaktmodell für die Aktivierung naiver humaner T-Zellen.
Die Anpassung des Aktinzytoskeletts an extrazelluläre Gewebsstrukturen ist Voraussetzung für die Interaktion mit der extrazellulären Matrix und für die Zellbewegung, einschließlich der Invasion und Metastasierung von Tumorzellen. Wir untersuchten bei invasiven B16/F1 GFP-Aktin Mausmelanomzellen, ob und wie sich Zellform, Art und Effizienz der Bewegung an physikalisch unterschiedlich beschaffene kollagenöse Umgebungen anpassen: 1) mit Kollagen-Monomeren beschichtete 2D Objektträger, 2) 2D Oberfläche einer fibrillären Kollagenmatrix und 3) Zellen, die in einer 3D Kollagenmatrix eingebettet waren. Zur Darstellung des Aktinzytoskeletts wurden Zellen eingesetzt, die GFP-Aktin Fusionsprotein exprimierten, und mittels Zeitraffer-Videomikroskopie und Konfokalmikroskopie untersucht. Im direkten Vergleich waren Struktur und Dynamik des Aktinzytoskelett wie auch Zellform und Art der Migration unterschiedlich in den verschiedenen Umgebungen. Auf 2D planer Oberfläche erfolgte eine rasche Adhäsion und Abflachung der Zellen (Spreading) mit nachfolgender Migration mit Bildung fokaler Adhäsionszonen, in die kabelartige Aktinstrukturen (Stress fibers) einstrahlten. Dagegen entwickelte sich in 3D Kollagenmatrices eine spindelförmige, fibroblastenähnliche Zellform (mesenchymal) mit zylindrischen fingerförmigen vorderen Pseudopodien, die Zug der Zelle nach vorne bewirken und hochdynamisches polymeres Aktin, nicht jedoch Stress Fibers enthielten. Eine ähnliche Zellform und Struktur des Zytoskeletts entwickelte sich in Zellen auf 2D fibrillärem Kollagen. Die Kontaktfindung und Migrationseffizienz auf oder in fibrillären Matrices war im Vergleich zu 2D kollagenbeschichteter Oberfläche erschwert, die Migrationseffizienz verringert. In Kontrollversuchen wurden Migration und polarisierte Bildung von Aktindynamik durch Inhibitoren des Aktinzytoskeletts (Cytochalasin D, Latrunculin B, Jasplakinolide) stark gehemmt. Diese Befunde zeigen , dass die Struktur und Dynamik des Aktinzytoskeletts sowie die Art der Migration in Tumorzellen stärker als bisher angenommen durch die umgebende Kollagenstruktur bestimmt wird. Während 3D Kollagenmatrices in vivo ähnliche bipolare Zytoskelettstruktur fördern, müssen Abflachung der Zellen mit Bildung von Stress Fibers als spezifische Charakteristika von 2D Modellen angesehen werden.
Die vorliegende Promotionsarbeit beschäftigte sich mit der Frage, ob der Todesligand TRAIL in Keratinozyten eine Aktivierung verschiedener Mitogen-aktivierter Protein Kinasen (MAPK) induzieren kann und welche physiologische Relevanz diese TRAIL-induzierte MAPK-Aktivität hat. In unseren Analysen konnte nachgewiesen werden, dass TRAIL die MAPKERK1/2, MAPKJNK1/2 und MAPKp38 mit unterschiedlicher Kinetik aktivieren kann. Diese Aktivierung zeigte sich beeinflusst vom verwendeten Zelltyp, der Zeitdauer der Stimulation sowie dem Ausmaß der TRAIL-induzierten Caspase-Aktivität. Die TRAIL-vermittelte Aktivierung der MAPKERK1/2 beginnt sehr rasch und kann über einen längeren Zeitraum detektiert werden, während die MAPKJNK erst spät aktiviert wird. Im Gegensatz dazu zeigt die MAPKp38 eine biphasische Aktivierung. Die TRAIL-induzierte Aktivierung der MAPK ist teilweise von aktiven Caspasen abhängig, denn eine Präinkubation mit dem pharmakologischen Caspase-Inhibitor zVAD-fmk hemmt sowohl die TRAIL-induzierte MAPKJNK- als auch die MAPKp38-Aktivität. Untersuchungen mit ektoper Expression des physiologischen Caspase-8 Inhibitors c-FLIPL konnten zeigen, dass cFLIPL nicht nur die Spaltung von Caspase-8, sondern auch die verzögerte TRAIL-induzierte MAPKp38-Aktivität hemmen kann. In der vorliegenden Arbeit wurde außerdem nachgewiesen, dass TRAIL in Keratinozyten nicht nur Apoptose induziert, sondern auch an der Sekretion des proinflammatorischen Chemokins CXCL-8 beteiligt ist. Dabei war die MAPKp38, aber nicht die MAPKERK1/2 an der TRAIL-induzierten Sekretion von CXCL-8 beteiligt. Zukünftig werden weitere detailliertere Untersuchungen insbesondere zur physiologischen Bedeutung der TRAIL-induzierten MAPKJNK- und MAPKERK1/2-Aktivität erforderlich sein, für die diese Arbeit eine wichtige Grundlage gelegt hat.
Ein Tumor stellt nicht nur eine Ansammlung entarteter Zellen dar, sondern ist vielmehr ein komplexes Pseudoorgan, das aus Tumorzellen und aus mit ihnen assoziierten „normalen“ Zelltypen, wie Fibroblasten, Endothelzellen und Makrophagen, den sogenannten Tumorstromazellen, besteht. Die Tumorstromazellen wurden von den Tumorzellen dahingehend konditioniert, dass sie das Tumorwachstum und -progression fördern. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Bedeutung von zwei Oberflächenmolekülen, nämlich CD147 und CD28, für solche im Tumorstroma stattfindenden Interaktionen im syngenen murinen B16 Melanommodell untersucht. Rolle von CD147 für MMP Expression, Neoangiogenese und Metastasierung CD147, das von Tumorzellen exprimiert wird, wird als ein Faktor angesehen, der auf benachbarten Stromazellen die Expression von MMPs induziert. MMPs sind essentiell für den Umbau der extrazellulären Matrix und der Basalmembranen und somit für die Invasion und Metastasierung des Tumors essentiell. Daneben gibt es erste Hinweise, dass CD147 auch die Induktion von vascular endothelial growth factor (VEGF) vermittelt und damit die Tumorangiogenese fördert. In dem eingesetzten Melanommodell war überraschenderweise kein Unterschied hinsichtlich der Expression von MMP-2, MMP-9 und MT1-MMP in Abhängigkeit von der CD147 Expression nachweisbar. Die in vitro Kokultur der Melanomzellen mit unterschiedlichen murinen Fibroblasten zeigte zudem, dass weder CD147+ noch CD147- Melanomzellen die Expression von MMP-2 oder MMP-9 in den Fibroblasten veränderten. Als eindeutige Effekte des CD147 knock downs wurde aber eine reduzierte VEGF Expression in vivo einhergend mit einer gehemmten Tumorangiogenese, sowie einer reduzierten Metastasierung festgestellt. Es konnte somit die Funktion von CD147 in dem gewählten Modell als angiogenetischer, jedoch als MMP unabhängiger, Metastasierungsfaktor demonstriert werden. Einfluss von CD28 auf antitumorale Immunantworten CD28 ist ein kostimulatorisches Molekül, das zusammen mit dem TCR für eine effiziente Stimulation von T-Lymphozyten wesentlich ist. In CD28 k.o Mäusen fand sich im Vergleich zu Wildtyp Kontrolltieren eine verminderte Effektivität von prophylaktischen anti-Tumor Impfungen, die sich in einem beschleunigten Tumorwachstum sowie einer erhöhten Tumorlast auswirkten. Die Frequenz von Vakzine induzierten TRP-2180-188 /Kb reaktiven CD8+ T-Zellen in TIL von Tumoren war aber in beiden Genotypen gleich. Dagegen war die Anzahl IFN- produzierender TRP-2180-188 /Kb reaktiver T-Zellen sowie die Fähigkeit der TRP-2180-188 /Kb reaktiven T-Zellen zu lysieren, in den CD28-defizienten Mäusen deutlich geringer. Diese Beobachtungen legen nahe, dass CD28-vermittelte kostimulatorische Signale im gewählten Modell weniger für die initiale Expansion als für die Differenzierung funktioneller tumorspezifischer CD8+ T-Effektorzellen eine wesentliche Funktion einzunehmen scheinen.
46 Patienten, davon 15 Melanompatienten mit erworbenen Hypopigmentierungen und 31 Patienten mit typischer Vitiligo, wurden klinisch und histologisch untersucht, mit dem Ziel, Gemeinsamkeiten und Unterschiede der beiden Erkrankungen zu erkennen. Untersucht wurden ferner assoziierte Erkrankungen wie Atopie und Autoimmunkrankheiten in Eigen- und Familienanamnese. Daneben erfolgten HLA-Typisierungen und Autoantikörpernachweise. Routinehistologisch und immunhistologisch unterscheiden sich beide Vitiligoformen nicht. Unterschiede fanden sich im Ausbreitungstyp. Während die Vitiligo häufig akral begann und sich zentripetal ausbreitete, fand sich die Melanom-assoziierte-Hypopigmentierung (MAH) primär häufig am Stamm, auch in der Umgebung des Primärmelanoms oder der Metastasen und breitete sich teilweise zentrifugal aus. In der Vitiligogruppe überwogen Frauen (77%), bei den MAH-Patienten war die Geschlechterverteilung etwa ausgeglichen. Die Melanompatienten waren signifikant älter als die Patienten mit klassischer Vitiligo. Bei drei Melanompatienten trat die Hypopigmentierung vor der Melanomdiagnose auf, eine 38-jährige Melanompatientin hatte bereits in der Kindheit eine Vitiligo. Eine positive Familienanamnese bezüglich Vitiligo fand sich bei 13 Vitiligopatienten und bei einer Patientin mit MAH. Die Familienanamnese für Atopie war bei 15 Vitiligopatienten (knapp 50 %), in der MAH-Gruppe nur in zwei Fällen positiv. Eigen- und Familienanamnese für Autoimmunerkrankungen waren in der Vitiligogruppe signifikant häufiger als im MAH-Kollektiv; auch ein positiver Antikörpernachweis war wesentlich häufiger in der Patientengruppe mit klassischer Vitiligo als bei den MAH-Patienten. Bei zehn MAH-Patienten und 30 Vitiligopatienten wurden HLA-Typisierungen durchgeführt. Ein signifikanter Unterschied fand sich bei HLA-A2. Die MAH-Patienten schienen trotz makroskopischer Metastasierung in zehn Fällen eine ungewöhnlich lange Lebensdauer zu haben. (Median neun Jahre) Zusammenfassung: Die Melanom-assoziierte-Hypopigmentierung zeigt klinische Unterschiede zur klassischen Vitiligo. Ob eine klassische Vitiligo einen Schutzfaktor für eine Melanomerkrankung darstellt, muss durch größere Studien geklärt werden.
Das Schleimhautpemphigoid (SHP) ist eine chronische, subepidermal blasenbildende Autoimmundermatose des älteren Menschen mit überwiegendem Schleimhautbefall. Typischerweise lassen sich im Serum und in der Haut der Patienten Autoantikörper der IgG- und/ oder IgA- Klasse gegen Strukturproteine der dermo-epidermalen Junktionszone nachweisen. Am häufigsten sind diese Antikörper gegen das 180 kDa schweren bullöse Pemphigoid Autoantigen 2 (BP180) gerichtet, bei ca. 30% der Patienten findet sich Reaktivität gegen Laminin 5. Ziel dieser Arbeit war es, die Autoantikörper im Serum von Patienten mit SHP näher zu charakterisieren. Dazu wurden 26 Seren von Patienten mit dem klinischen und immunfluoreszenzoptischen Bild des SHP mittels indirekter Immunfluoreszenz-Mikroskopie auf humaner Spalthaut, mittels Immunoblot mit nativen und rekombinanten Formen von BP180 und Typ VII Kollagen sowie mittels Immunpräzipitation radioaktiv markierter Keratinozyten auf Reaktivität gegen Laminin 5 untersucht. In der indirekten Immunfluoreszenzmikroskopie auf humaner Spalthaut konnten in etwa der Hälfte der Fälle zirkulierende Autoantikörper im Serum der Patienten nachgewiesen werden. Durch den kombinierten Einsatz verschiedener Proteine im Immunoblot wurden in allen Seren, die nicht Antikörper gegen Laminin 5 enthielten, Autoantikörper gegen BP180 gefunden. Dabei zeigte sich, daß die IgA- und IgG- Immunglobulinklassen zu etwa gleichen Teilen vorhanden waren. Außerdem wurde eine immundominante Rolle der NC16A-Region und des C- Terminus innerhalb der Ektodomäne von BP180 nachgewiesen. In keinem der untersuchten Seren zeigten sich Antikörper gegen Typ VII Kollagen im Immunoblot mit einem dermalen Extrakt. Ergänzende Immunpräzipitationsuntersuchungen radioaktiv markierter Keratinozyten ergaben bei 7 Patienten Antikörper gegen Laminin 5, davon zeigten 5 Seren zusätzlich BP180-Reaktivität. Diese Ergebnisse demonstrieren, dass durch die Kombination von verschiedenen Westernblotuntersuchungen unter Verwendung verschiedener rekombinanter und nativer Fragmente von BP180 sowie der Immunpräzipitation humaner Keratinozyten bei allen Patienten zirkulierende Autoantikörper nachgewiesen werden konnten. Darüber hinaus verdeutlichen unsere Untersuchungen die Notwendigkeit beim Verdacht auf ein SHP nicht nur hinsichtlich IgG-, sondern auch hinsichtlich IgA-Autoantikörpern zu untersuchen.
Optimierung des Immunoblot-Nachweises von Autoantikörpern bei Blasen bildenden Autoimmundermatosen
(2007)
Die bullösen Autoimmundermatosen sind organspezifische Autoimmunkrankheiten, die durch das Auftreten einer Autoimmunantwort gegen Strukturproteine der Haut gekennzeichnet sind. Diese Proteine sind wichtig für den Zell-Zell-Kontakt der Keratinozyten bzw. für die Adhäsion der Epidermis auf der Dermis. Die blasenbildenden Autoimmunkrankheiten werden nach den betroffenen Zielstrukturen eingeteilt. Man unterscheidet vier Hauptgruppen: die Pemphigus- und Phemphigoid-Erkrankungen, die Epidermolysis bullosa acquisita und die Dermatitis herpetiformis Duhring. Entscheidend für die Diagnosestellung von bullösen Autoimmundermatosen sind Klinik, Histologie sowie direkte und indirekte Immunfluoreszenzuntersuchung. Zur exakten Einordnung der verschiedenen bullösen Dermatosen ist die Charakterisierung der Autoantikörper durch immunserologische Tests notwendig. In der vorliegenden Arbeit beschäftigten wir uns mit der Optimierung des Immunoblotnachweises. Wir untersuchten die Seren von 120 Patienten mit bullösen Autoimmundermatosen mit Extrakten kultivierter Keratinozyten. 63 von 78 Patienten mit bullösem Pemphigoid erkannten entweder BP180 oder BP230. 16 von 18 Patienten mit Pemphigoid gestationis reagierten ebenfalls mit BP180 seltener auch mit BP230. Fünf von 6 Patienten mit Pemphigus vulgaris erkannten Desmoglein 3, einer davon zusätzlich Desmoglein 1. Zwei von 2 Patienten mit Pemphigus foliaceus reagierten mit Desmoglein 1. Fünf von 5 Patienten mit paraneoplastischem Pemphigus zeigten eine Reaktivität mit Envo-, Peri- oder Desmoplakin. Drei von 11 Patienten mit Schleimhautpemphigoid reagierten mit Laminin 5, ein Patient mit BP180. Autoantikörper gegen Kollagen Typ VII und Beta4-Integrin konnten mit Extrakten kultivierter Keratinozyten nicht nachgewiesen werden. Deshalb versuchten wir in weiteren Experimenten, den Nachweis dieser beiden Antigene zu optimieren. Zwei von 2 Patienten mit Epidermolysis bullosa acquisita erkannten Kollagen Typ VII in dermalen Extrakten und konzentriertem Überstand von kultivierten Keratinozyten. Autoantikörper gegen Beta4-Integrin konnten mit extrazellulärer Matrix von kultivierten Keratinozyten in 3 von 12 Seren von Patienten mit Schleimhautpemphigoid nachgewiesen werden. Da der Nachweis von Laminin 5 mit Extrakten kultivierter Keratinozyten nicht zufriedenstellend war, wurde auch dieser Immunoblotnachweis weiter optimiert. Wir konnten zeigen, dass die extrazelluläre Matrix kultivierter Keratinozyten ein besser geeignetes Substrat zum Nachweis von Antikörper gegen Laminin 5 ist, vor allem zum Nachweis der IgG-Subklassen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen insgesamt, dass das Extrakt kultivierter Keratinozyten den größten Teil der verschiedenen Antigene der bullösen Autoimmundermatosen enthält und somit ein effizientes Substrat für den Immunoblotnachweis darstellt. Der Nachweis von Autoantikörper gegen Laminin 5 ist zwar ebenfalls mit diesem Extrakt möglich, sensitiver ist jedoch der Nachweis unter Verwendung extrazellulärer Matrix. Mit extrazellulärer Matrix gelingt auch der Nachweis von Autoantikörpern gegen Beta4-Integrin. Weiterhin konnten wir zeigen, dass der konzentrierte Überstand von kultivierten Keratinozyten zum Nachweis von Autoantikörpern gegen Kollagen Typ VII eine gute Alternative zum dermalen Extrakt darstellt.
Induktion von Epifokalen Kontaktekzemen in Kombination mit Dacarbazin zur Behandlung des Melanoms
(2007)
Seit etwa 30 Jahren wird die iatrogene Induktion eines allergischen Kontaktekzems über Hautmetastasen des Melanoms durch topische Anwendung des obligaten Kontaktallergens Dinitrochlorbenzol (DNCB) in Kombination mit einer systemischen Chemotherapie mit Dacarbazin (DTIC) angewendet. Über die Wirksamkeit liegen bislang nur wenig größere, statistisch einwandfreie Überprüfungen vor. Wir führten daher in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgemeinschaft Dermatologische Onkologie (ADO) eine deutschlandweite retrospektive Analyse für derart behandelte Patienten durch. Aus 9 Zentren wurden insgesamt 72 Patienten, die in dem Zeitraum von 1993 bis 2002 mit DNCB/DTIC behandelt worden waren, eingeschlossen. Ergebnisse: Die Therapie führte im klinischen Stadium III zu einer bemerkenswert hohen therapeutischen Ansprechrate von 62% mit zum Teil lang andauernden Remissionen, während sie im Stadium IV nur eine geringe Ansprechrate von 9% bei einigen dauerhaften Remissionen hervorrief. Schlußfolgerung: Bei multiplen, einer Operation nicht mehr zugänglichen lokoregionären Metastasen stellt die kombinierte Therapie mit DNCB (bzw. DCP) und DTIC eine einfache, effektive und kostengünstige Therapieoption dar.
Pathogenic relevance of autoantibodies to type XVII collagen from pemphigoid gestationis patients
(2007)
Pemphigoid gestationis (PG) and bullous pemphigoid (BP) are subepidermal autoimmune blistering diseases characterized by self-reactive T and B cells specific for the transmembrane hemidesmosomal protein type XVII collagen/BP180. Major T and B cell epitopes are located within the immunodominant 16th non-collagenous domain A (NC16A) of type XVII collagen. It has been suggested that pathogenically relevant autoantibodies also bind to this immunodominant region. The aim of this study was to map the epitopes targeted by blister-inducing human autoantibodies. For this purpose, we used an in vitro model of autoantibody-induced leucocyte-dependent dermal-epidermal separation. In contrast to the majority of patients with BP (7 of 10), preadsorption against a recombinant form of the NC16A region abolished the blister-inducing potential of autoantibodies from all PG patients tested (n=5). Using overlapping synthetic peptides, we demonstrate that PG autoantibodies bind to 2 defined epitopes within the NC16A region (aa 500-514 and aa 511-523). Preadsorption using an affinity matrix containing these two epitopes completely abolished dermal-epidermal separation induced by PG autoantibodies (in 8 of 9 patients). These findings provide new insights into the pathogenesis of pemphigoid diseases and should prove helpful for the development of an antigen-specific immunoadsorption therapy in PG.