[Seite 24↓]

III.  Diskussion

Das Wissen, wie das Immunsystem unerwünschte Immunreaktionen abschaltet und kontrolliert, könnte für therapeutische Ansätze ausgenutzt werden. Dieser Ansatz ist besonders interessant, da bei Ausnutzung der natürlichen Fähigkeiten des Immunsystems, spezifisch Immunreaktionen abzuschalten keine Nebenwirkungen der Therapie zu erwarten sind.

CD152 inhibiert die T-Zellaktivierung

CD152 ist ein Molekül auf T-Zellen, das T-Zellantworten abschalten kann (Brunner et al., 2000; Chambers et al., 1996). Wir konnten zeigen, dass CD152 zu verschiedenen Zeitpunkten einer T-Zellantwort auf verschiedene Weise inhibitorisch wirken kann (Abb. III.1). So kann bei suboptimaler Stimulation der T-Zelle bereits die Aktivierung der T-Zelle durch CD152 verhindert werden (Brunner et al., 1999). Dieser frühe Kontrollpunkt der T-Zellaktivierung ist wichtig, um eine Aktivierung von T-Zellen vorzubeugen, wenn der Stimulus, z.B. das Antigen nicht ausreichend vorhanden sind. Zum anderen ist eine Kontrolle der Aktivierungsschwelle der T-Zellen nötig, um Toleranz aufrechtzuerhalten (Allison et al., 1998). Kritisch ist die Erhöhung der Aktivierungsschwelle allerdings im Zusammenhang mit Tumorabstoßung zu betrachten. Hier unterbindet CD152 wahrscheinlich eine effektive Abstoßung des entarteten Gewebes. Dies wurde bereits bestätigt, da eine Blockade von CD152 zu einer Tumorabstoßung führen kann (Chambers et al., 1996).

Die frühen Effekte von CD152 während der T-Zellaktivierung erfolgen ohne dass membranständiges CD152, wohl aber RNA von CD152, detektierbar war (Brunner et al., 1999; Maszyna et al., zur Revision). Demnach muss bei T-Zellaktivierung entweder CD152-Protein in kleinen Mengen auf der Oberfläche der T-Zelle vorhanden sein, oder aber es wird schnell hochreguliert, wie es z.B. für IL-4 bereits gezeigt wurde (Brunner et al., 1995). Hierbei ist in Betracht zu ziehen, dass bereits sehr geringe Mengen von CD152 funktionell sein können, da es zum einen polarisiert in der immunologischen Synapse exprimiert wird und zum anderen eine wesentlich [Seite 25↓]höhere Affinität zu CD80 und CD86 hat, wodurch es CD28 von diesen Liganden verdrängen kann.

Abb. III.1: Zusammenfassung der verschiedenen Funktionen von CD152 bei der Immunantwort. CD152 kann unter suboptimaler T-Zellstimulation die T‑Zellaktivierung verhindern (roter Pfeil). Bei einer optimalen T-Zellstimulation hingegen inhibiert membranständiges CD152 die Proliferation von bereits aktivierten T-Zellen (zwei rote Pfeile). Aktivierte, Oberflächen-exprimierende CD152+ T-Zellen werden durch ein CD152-Signal vor Apoptose geschützt (zwei rote Pfeile). Möglich wäre eine Differenzierung dieser Zellen zu Gedächtniszellen.

CD152 inhibiert die Proliferation von bereits aktivierten, proliferierenden T‑Zellen und schützt sie vor Apoptose

Eine weitere Funktion kommt CD152 am Tag 2 einer optimalen T-Zellstimulation zu (Maszyna et al., in Revision). Wir konnten erstmals mit einer neuen, sensitiven Färbemethode zeigen, dass zwar fast alle stimulierten T-Zellen CD152 intrazellulär [Seite 26↓]exprimieren, allerdings nur eine Fraktion der T-Zellen CD152 auch auf die Zelloberfläche bringt. Nach Isolation der Oberflächen-exprimierenden CD152+ Zellen konnte gezeigt werden, dass nur diese Zellen bei Restimulation in ihrer Proliferation inhibiert wurden. In einer weiteren Studie konnten wir zeigen, dass CD152 den Aktivierungs-induzierten Zelltod von aktivierten, CD152+ T-Zellen verhindert (Pandiyan et al., eingereicht). Da es eine grundlegende Voraussetzung der adaptiven Immunantwort ist, dass nach Beendigung einer Immunantwort T-Zellen überleben, die bei einer wiederholten Konfrontation des Organismus mit dem Erreger schneller und effektiver reagieren können, wäre es denkbar, dass die CD152+ T-Zellen Kandidaten für solche Gedächtniszellen darstellen. Obwohl wir bereits erste Anzeichen haben, dass CD152+ T-Zellen Gedächtniszellmarker wie Bcl-2 exprimieren (Pandiyan et al., eingereicht), muss das Differenzierungsschicksal dieser Zellen in weiteren Studien geklärt werden.

Bisher war es sehr schwierig, CD152 mit konventionellen Methoden auf der Oberfläche von T-Zellen zu färben. Wir haben mit einer sensitiven, zytometrischen Färbemethode gezeigt, dass membranständiges CD152 nur auf einer Fraktion von aktivierten T-Zellen vorhanden ist. Unsere Färbung konnten wir funktionell bestätigen, indem wir die CD152+ T-Zellen isoliert haben und diese, im Gegensatz zu den CD152- T-Zellen, in ihrer Proliferation nach Restimulation mit APZ und Antigen gehemmt waren. In parallelen Studien mit humanen Zellen konnten wir zeigen, dass CD152 noch in 22% der Zellen nach zwei weiteren Tagen auf der Oberfläche war. Die CD152- T-Zellen hingegen regulierten kaum CD152 hoch (3%). Mit Stimulation wurde sogar auf 50% der isolierten CD152+ T-Zellen CD152 für mindestens 2 Tage stabilisiert. In weiteren Experimenten wird sich zeigen, ob Zellen, die CD152 stabil auf der Oberfläche exprimieren, eine Subpopulation von T-Zellen darstellen und ob sie ein bestimmte Funktion ausführen.

Der molekulare Mechanismus der heterogenen Expression von membranständigem CD152 auf aktivierten T-Zellen wurde bisher nicht geklärt. Da fast alle Zellen CD152 intrazellulär exprimieren, ist ein intrinsischer Mechanismus unwahrscheinlich. Es ist bekannt, dass CD152 Expression durch ein T-Zellrezeptor-Signal induziert und durch CD28- und IL-2-Kostimulation verstärkt wird, was darauf hindeutet, dass eine stochastische Komponente der T-Zellaktivierungsstärke involviert ist. Wir haben gezeigt, dass nach Stimulation der Zellen durch αCD3 und αCD28 und [Seite 27↓]nachfolgender Kreuzvernetzung von CD152 nur ein Teil der T-Zellen auf das CD152-Signal durch Zellzyklusarrest oder Apoptose-Resistenz reagiert. Somit führt sogar ein homogener Stimulus für die T-Zellen nicht dazu, dass alle T-Zellen CD152 auf die Oberfläche bringen. Ein Faktor scheint entweder nicht oder nicht ausreichend zur Verfügung zu stehen. Wir haben auch gezeigt, dass Th2-Zellen wesentlich weniger CD152 auf der Oberfläche exprimieren als Th1-Zellen, was auf einen Einfluss des Milieus direkt oder indirekt über die APZ hindeutet (Pandiyan et al., eingereicht). Es liegt deshalb nahe zu folgern, dass die Heterogenität der CD152-Expression hauptsächlich durch die Heterogenität der APZs verursacht wird. Eine unterschiedliche Aktivierung von klonalen T-Zellen würde dazu führen, dass eine flexible Population entsteht. Dadurch ist gewährleistet, dass sowohl Pathogene bekämpft, als auch die Immunantwort gedämpft werden könnte, wenn die Stimulation zu stark wird.

CD152 vermittelt direkt Zellzyklusarrest und Resistenz gegen Apoptose in T‑Zellen

Die Proliferationsbegrenzung der T-Zellen durch CD152 war ursprünglich allein auf die Inhibition der Expression des autologen, Proliferation-induzierenden Zytokins IL-2 zurückgeführt worden (Chambers et al., 1996). Wir konnten jedoch zeigen, dass CD152 auch die Expression der Zellzyklusregulatoren Zyklin D3, CDK4 und CDK6 hemmt, wobei zumindest die Expression von CDK6 unabhängig von IL-2 ist (Brunner et al., 1999). Die IL-2 unabhängige Inhibition der T‑Zellproliferation durch CD152 konnten wir auch bestätigen, da sie sich durch Zugabe von IL-2 nicht aufheben ließ. Ähnlich könnten indirekte Effekte, die durch CD152 vermittelt werden, Apoptose verhindern, z.b. über CD152-vermittelte Reduktion von IL-2 und Zellzyklusarrest (Pushpa et al., eingereicht). Doch weder bei CD152-Signalgebung der T-Zelle in einem Milieu mit IL-2 im Überschuss, noch in Anwesenheit von Zellzyklusinhibitoren konnte die CD152-induzierte Resistenz gegen Apoptose in T-Zellen aufgehoben werden. Der Ausschluss von indirekten Effekten bedeutet, dass die neu von uns beschriebenen Mechanismen von CD152 durch direkte Signaltransduktion von CD152 in die Zelle erfolgen.

[Seite 28↓]Klinische Aspekte

Der programmierte Zelltod (Apoptose) ist eine wichtige Eigenschaft von Immunzellen, um Immunantworten zu verhindern oder sie abzuschalten. Entzündliches Rheuma und andere Autoimmunerkrankungen sind möglicherweise die Folge mangelnder Apoptose. Immunzellen, die körpereigenes Gewebe angreifen, werden nicht abgetötet. Es wird vermutet, dass durch fehlende Apoptose von Immunzellen der autoaggressive Prozess des Immunsystems nicht abgeschaltet werden kann und chronisch wird. Fatalerweise sind T-Zellen aus dem entzündeten Gelenk von Patienten mit Rheumatoider Arthritis resistent gegen Apoptose.

Synoviale T-Zellen von Patienten mit Rheumatoider Arthritis tragen auf ihrer Oberfläche vermehrt das Molekül CD152. Wir konnten zeigen, dass CD152 Resistenz gegen Apoptose in T-Zellen induziert. Dies geschieht, indem ein Signaltransduktionsmolekül, die PI3´Kinase, aktiviert wird. Dies führt zur Inaktivierung von Apoptose-unterstützenden Molekülen (Phosphorylierung von FKHRL1 und Herunterregulation von FasL) und zur Induktion des Apoptose-verhindernden Moleküls Bcl-2. Apoptose konnte in T-Zellen durch Blockade von CD152 (oder PI3´Kinase) induziert werden.

Die Kenntnis, dass T-Zellen durch Hemmung von CD152 wieder sensitiv für Apoptose werden und durch diesen Prozess eliminiert werden, könnte einen Therapieansatz für Rheumatoide Arthritis liefern, indem unerwünschte, entzündliche Immunreaktionen durch programmierten Zelltod abgeschaltet werden. Es wird bereits CD152Ig (CTLA-4Ig) in klinischen Studien eingesetzt und hat gute Ergebnisse erzielt (Moreland et al., 2002). Da CD152Ig die Bindung von CD152 und CD28 an ihre Liganden CD86 und CD80 verhindert, wurde bisher die Funktion darauf zurückgeführt, dass die Stimulation der T-Zellen inhibiert wird, indem das kostimulatorische Signal durch CD28 verhindert wird. Dies mag auch zu einem gewissen Anteil eintreten, doch können bereits aktivierte T-Zellen meist unabhängig von CD28 stimuliert werden. Unsere neuen Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass vor allem die Blockade von CD152 durch CD152Ig eine entscheidende Rolle bei der CD152Ig Therapie spielen könnte. Eine direkte Blockade von CD152 wäre allerdings vorzuziehen, da dadurch nicht die Bildung neuer Effektorzellen verhindert würde, die nötig für die Immunabwehr von neuen Infektionen und Tumoren sind.


© Die inhaltliche Zusammenstellung und Aufmachung dieser Publikation sowie die elektronische Verarbeitung sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung. Das gilt insbesondere für die Vervielfältigung, die Bearbeitung und Einspeicherung und Verarbeitung in elektronische Systeme.
DiML DTD Version 3.0Zertifizierter Dokumentenserver
der Humboldt-Universität zu Berlin
HTML-Version erstellt am:
22.07.2004