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CD8 wird von thymisch gereiften a/b T Zellen als CD8ab-Heterodimer exprimiert und dient als Korezeptor bei der MHC Klasse I (MHC I) restringierten Antigenerkennung. In dieser Funktion stabilisiert CD8 die Bindung des T Zellrezeptors (TCR) an seinen Liganden (MHC I mit antigenem Peptid) und vermittelt darüber hinaus kostimulatorische Signale an die T Zelle. Die Antigene der g/d T Zellen sind bis auf einige Ausnahmen unbekannt, aber g/d T Zellen von Maus und Mensch weisen im allgemeinen höchstwahrscheinlich keine MHC-restringierte Antigenerkennung auf. Dementsprechend findet man auf den meisten g/d T Zellen dieser Spezies keinen der MHC-spezifischen Korezeptoren CD4 oder CD8. In auffälligem Gegensatz dazu exprimieren in der Milz der Ratte bis zu 80 Prozent der g/d T Zellen das CD8ab-Heterodimer. Um die mögliche Funktion von CD8ab auf g/d T Zellen besser zu verstehen, wurden zunächst die CD8-vermittelten Signale untersucht. Eine Schlüsselrolle bei der Initiierung der TCR-Signalkaskade kommt der mit CD8a assoziierten Proteintyrosinkinase p56lck zu. Diese ist, wie durch Kopräzipitationsexperimente gezeigt wurde, bei a/b und g/d T Zellen gleichermaßen mit CD8 assoziiert und zeigt dieselbe Kinaseaktivität. Weiterhin konnte in vitro ein kostimulatorisches Potential von CD8-spezifischen Antikörpern für a/b und g/d T Zellen gezeigt werden. Demnach besitzt CD8 auf a/b und g/d T Zellen prinzipiell eine vergleichbare Fähigkeit zur Übertragung kostimulatorischer Signale. Es war folglich naheliegend, einen Zusammenhang zwischen der CD8ab-Expression der g/d T Zellen mit einer möglichen MHC I estringierten Antigenerkennung zu prüfen. Da bisher keine Antigene für g/d T Zellen der Ratte bekannt sind, wurden die Antigen bindenden Regionen des g/d TCR analysiert. Bei Antigenrezeptoren von Mensch und Maus bestehen nämlich charakteristische Längenunterschiede zwischen den mit dem Antigen interagierenden CDR3-Proteinschleifen (englisch: complementarity determining regions), die in der Verknüfungsregion der V-, D- und J-Gensegmente codiert sind. Bei Maus und Mensch sind die CDR3-Längen der TCRd-Kette ähnlich variabel und etwa so lang wie bei der schweren Kette des B Zellrezeptors. Dagegen sind die CDR3-Regionen der TCRb-Kette sehr kurz, was wahrscheinlich durch die notwendige Interaktion des MHC-Peptid-Komplexes mit allen drei CDR-Schleifen bedingt wird. Daraus wurde geschlossen, daß die Bestimmung der CDR3d-Längen Aussagen über eine mögliche MHC-Restriktion von g/d T Zellen der Ratte erlauben sollte. Zur Durchführung der CDR3d-Längenanalysen wurde die Methode des Spektratyping etabliert. Hierfür wurden in der Milz häufig vorkommende TCRd V-Gensegmente (DV105 und fünf Mitglieder der ADV7-Familie) partiell kloniert und sequenziert. In CD8 positiven und negativen g/d T Zellen wurden sowohl DV105 als auch Mitglieder der ADV7-Familie jeweils etwa gleich häufig exprimiert. Spektratyp-Analysen ergaben in g/d T Zellen der Ratte für beide V-Genfamilien etwas längere CDR3d-Schleifen als bei der Maus; CD8ab positive, CD8aa positive und CD8 negative g/d T Zellen der Ratte besaßen identische Längenspektren. Demnach kann man die CD8ab-Expression von g/d T Zellen der Ratte nicht als Hinweis auf eine der klassischen MHC-Restriktion ähnliche Antigenerkennung werten. Als spezifische Eigenschaft von g/d T Zellen der Ratte wurde eine Modulation der CD8b-Genexpression nachgewiesen, die mit der Stärke des Aktivierungssignals zunahm. Nach Aktivierung in vitro exprimierte ein großer Teil zuvor CD8ab positiver g/d T Zellen nur noch das CD8aa-Homodimer, das auf MHC I restringierten a/b T Zellen deutlich schlechtere Korezeptoreigenschaften aufweist als das CD8ab-Heterodimer. Die Modulation war irreversibel, fand prätranslational statt und zeigte keine Einflüsse auf Effektorfunktionen der g/d T Zellen wie Interferon-g-Produktion oder zytotoxische Fähigkeiten. Über die physiologische Bedeutung dieser Modulation kann nur spekuliert werden, doch könnte sie ein Mechanismus sein, um den Schwellenwert für Signale einer erneuten T Zellaktivierung zu erhöhen. Darüber hinaus limitiert sie den Nutzen der CD8ab-Expression als Marker für die thymisch gereifte Linie von g/d T Zellen.
While numerous experiments on NFAT were already performed with CD4+ T cells showing defective cytokine release and a reduced T helper cell development, no detailed studies existed for CD8+ T cells. From this point, we wanted to examine the impact of NFATc1 and c2 on the physiological functions of CD8+ T cells in vitro and in vivo. Therefore, we used a murine infection model with the bacteria Listeria monocytogenes and mice in which NFATc1 was specifically depleted in the T cell compartment.
Our first in vitro studies showed a typical NFATc1 and c2 nuclear translocation and changes on mRNA levels upon T cell activation similarly in CD4+ as well as in CD8+ T cells extracted from wild type mice. NFAT nuclear translocation is important for target gene activation and generation of effector functions. Stimulated T cell populations lacking NFATc1 and/or NFATc2 showed a markedly decreased expression of Th1/Tc1 cytokines, as e.g. IL 2 and IFNγ being important for the clearance of intracellular pathogens. From our in vitro model for the generation of allogenically reactive cytotoxic CD8+ T cells, we revealed a decreased killing and lytic granule-release capacity in Nfatc1 inactivated CD8+ T cells whereas NFATc2-/- cytotoxic T cells did not show an altered cytotoxic response compared to wild type cells.
Interestingly, we found lytic granules accumulated and mitochondria not getting translocated to the immunological synapse upon re-stimulation in NFATc1-deficient CD8+ T cells. Together with results showing the CsA insensitivity of the CTL killing/degranulation capacities, we assume that some major cellular processes are affected by NFATc1 which are not directly linked to the TCR-induced signal transduction cascade.
We also showed the importance of NFATc1 in T cells during intracellular infections with the bacteria Listeria monocytogenes in an in vivo mouse model. After five days, only few bacteria were detected in wt mice whereas high amounts of Listeria particles were extracted from livers of Nfatc1fl/fl x Cd4 cre mice. Although the reactivity towards the pathogen was similar in both groups, a decreased cytokine expression in NFATc1-/- CD8+ T cells was observed together with an altered memory cell generation.
Our results show the importance of NFATc1 in CD8+ T cells and give some clue for a possible connection to other basal cellular functions, as e.g. the formation of an immunological synapse.
Hintergrund: Prognoseeinschätzung und Therapieplanung des kolorektalen Karzinoms richten sich nach traditionellen Klassifikationen und Staging-Systemen (TNM). Fraglich bleibt, ob diese die Komplexität der Tumorbiologie erfassen. Immunologische Parameter wie Tumor-infiltrierende Lymphozyten und Enzyme des Tryptophan-Stoffwechsels wie die Indoleamin-2,3-Dioxygenase (IDO) gewinnen zunehmend an Bedeutung. Hinsichtlich der prognostischen Wertigkeit einer IDO1-Expression in Malignomen und vor allem beim kolorektalen Karzinom herrscht Uneinigkeit. In Bezug auf neoadjuvant vorbehandelte Malignome gibt es bislang keine Untersuchungen.
Ziel: Ziel der Arbeit war es, die prognostische Rolle einer IDO1-Expression und CD8-T-Zell-Infiltration in Tumorproben von Patienten mit einem lokal fortgeschrittenen Rektumkarzinom nach neoadjuvanter Radiochemotherapie zu evaluieren sowie die Korrelationen mit klinisch-pathologischen Parametern und den Einfluss auf das Überleben zu untersuchen.
Material und Methoden: Evaluiert wurde die Expression von IDO1 und CD8 durch immunhistochemische Färbungen in 106 Tumorgewebeproben von Patienten nach neoadjuvanter Radiochemotherapie. Die Immuninfiltration wurde im Stroma, an der Invasionsfront und innerhalb der Tumorzellen betrachtet und mit retrospektiv erhobenen klinisch-pathologischen Parametern korreliert.
Ergebnis: Der IDO1-Gesamtscore korrelierte positiv mit dem CD8+-Gesamtscore. Eine hohe IDO1- bzw. CD8-Infiltration stellten sich als unabhängige prognostischer Marker für ein verbessertes rezidivfreies Überleben bzw. Gesamtüberleben dar.
Diskussion: Die Studie zeigt, dass die Analyse des lokalen Immunphänotyps ein hilfreiches Instrument sein kann, um Prognosen und Therapieansätze für Patienten mit lokal fortgeschrittenem Rektumkarzinom nach neoadjuvanter Radiochemotherapie besser abschätzen und langfristig an unterschiedlichen Immunprofilen orientieren zu können.
Each positive well in ELISPOT assays contains spots of variable sizes that can range from tens of micrometers up to a millimeter in diameter. Therefore, when it comes to counting these spots the decision on setting the lower and the upper spot size thresholds to discriminate between non-specific background noise, spots produced by individual T cells, and spots formed by T cell clusters is critical. If the spot sizes follow a known statistical distribution, precise predictions on minimal and maximal spot sizes, belonging to a given T cell population, can be made. We studied the size distributional properties of IFN-γ, IL-2, IL-4, IL-5 and IL-17 spots elicited in ELISPOT assays with PBMC from 172 healthy donors, upon stimulation with 32 individual viral peptides representing defined HLA Class I-restricted epitopes for CD8 cells, and with protein antigens of CMV and EBV activating CD4 cells. A total of 334 CD8 and 80 CD4 positive T cell responses were analyzed. In 99.7% of the test cases, spot size distributions followed Log Normal function. These data formally demonstrate that it is possible to establish objective, statistically validated parameters for counting T cell ELISPOTs.
Background
Homeostatic mechanisms to maintain the T cell compartment diversity indicate an ongoing process of thymic activity and peripheral T cell renewal during human life. These processes are expected to be accelerated after childhood thymectomy and by the influence of cytomegalovirus (CMV) inducing a prematurely aged immune system.
The study aimed to investigate proportional changes and replicative history of CD8+ T cells, of recent thymic emigrants (RTEs) and CD103+ T cells (mostly gut-experienced) and the role of Interleukin-(IL)-7 and IL-7 receptor (CD127)-expressing T cells in thymectomized patients compared to young and old healthy controls.
Results
Decreased proportions of naive and CD31 + CD8+ T cells were demonstrated after thymectomy, with higher proliferative activity of CD127-expressing T cells and significantly shorter relative telomere lengths (RTLs) and lower T cell receptor excision circles (TRECs). Increased circulating CD103+ T cells and a skewed T cell receptor (TCR) repertoire were found after thymectomy similar to elderly persons. Naive T cells were influenced by age at thymectomy and further decreased by CMV.
Conclusions
After childhood thymectomy, the immune system demonstrated constant efforts of the peripheral CD8+ T cell compartment to maintain homeostasis. Supposedly it tries to fill the void of RTEs by peripheral T cell proliferation, by at least partly IL-7-mediated mechanisms and by proportional increase of circulating CD103+ T cells, reminiscent of immune aging in elderly. Although other findings were less significant compared to healthy elderly, early thymectomy demonstrated immunological alterations of CD8+ T cells which mimic features of premature immunosenescence in humans.