Selektive Depletion von regulatorischen T-Zellen zur Verstärkung der CD8+ T-Zellantwort während einer Infektion der Maus mit dem Friend Retrovirus

Zytotoxische CD8+ T-Zellen spielen bei der Kontrolle der akuten FV Infektion eine maßgebliche Rolle. Allerdings wird ihre Funktion im Verlauf der akuten Infektion von regulatorischen T-Zellen supprimiert, bevor sie in der Lage sind, die Virus-infizierten Zellen vollständig zu eliminieren. Nach Depletion von regulatorischen T-Zellen während der akuten Infektion wurde in Vorarbeiten in Form meiner Diplomarbeit eine Expansion von CD8+ Effektorzellen, die zytotoxische Moleküle exprimierten, nachgewiesen. Diese Analysen basierten ausschließlich auf der durchflusszytometrischen Bestimmung von absoluten Zellzahlen von Effektor T-Zellpopulationen. <br> Um die funktionelle Aktivität der expandierten CD8+ T-Zellen bestimmen zu können, wurde im ersten Teil der vorliegenden Arbeit das zytotoxische Potential von CD8+ T-Zellen in vivo untersucht. Dazu wurde ein in vivo CTL-Test etabliert und eine Kinetik der CD8+ T-Zellzytotoxizität während der akuten FV-Infektion angefertigt. Mit diesen Untersuchungen wurde gezeigt, dass es eine Korrelation zwischen der Anzahl an CD8+ Effektor T-Zellen und der Stärke der detektierten zytotoxischen Aktivität in vivo gibt. Danach wurde die in vivo Zytotoxizität von CD8+ T-Zellen nach Depletion von regulatorischen T-Zellen bestimmt und eine verbesserte Zytotoxizität der CD8+ Effektor T-Zellen nachgewiesen. Außerdem zeigten die Untersuchungen der Zytokinproduktion von CD8+ Effektorzellen nach Depletion von regulatorischen T-Zellen während der akuten Infektion, dass signifikant mehr Zytokine in Abwesenheit von regulatorischen T-Zellen von CD8+ T-Zellen produziert wurden. Diese Daten beweisen erstmals, dass regulatorische T-Zellen in einer akuten Retrovirus-Infektion einen supprimierenden Einfluss auf die antiviralen Funktionen von CD8+ T-Zellen haben.<br> Der Schwerpunkt dieser Arbeit lag auf der Untersuchung der chronischen Infektion mit Retroviren. In diesem Teil der Arbeit wurde der Funktionsverlust von CD8+ T-Zellen während der chronischen FV-Infektion, der durch die supprimierende Aktivität von regulatorischen T-Zellen verursacht wird, detailliert charakterisiert. Das Hauptaugenmerk lag dabei auf der Fragestellung, ob es in der chronischen Phase der FV-Infektion möglich ist, durch Depletion von regulatorischen T-Zellen die Dysfunktionalität der CD8+ Effektor T-Zellen aufzuheben. Die Resultate dieser Versuche zeigten, dass die Depletion von regulatorischen T-Zellen in der chronischen FV-Infektion zu einer erhöhten Anzahl an Virus-spezifischen CD8+ T-Zellen führte. Diese Zellen zeigten eine gesteigerte Proliferationsrate und eine erhöhte Produktion von Zytokinen und zytotoxischen Molekülen. Dies ließ auf eine verbesserte zytotoxische Aktivität der CD8+ Effektorzellen schließen, was mit einem in vivo CTL-Test bestätigt werden konnte. Die Aufhebung der durch regulatorische T-Zellen vermittelten Suppression von CD8+ Effektorzellen in der chronischen Infektionsphase ermöglichte also eine Reaktivierung der vorher dysfunktionalen Zellen. Eine Analyse der Viruslast zeigte, dass die Depletion von regulatorischen T-Zellen eine signifikante Reduktion der Viruslast in chronisch infizierten Tieren zur Folge hatte, die nicht nur kurzfristig war, sondern über einen längerfristigen Zeitraum Bestand hatte. <br> Diese Ergebnisse verdeutlichen, dass die durch regulatorische T-Zellen vermittelte Immunsuppression ein signifikanter Faktor in der Etablierung und Aufrechterhaltung von chronischen viralen Infektionen ist. Immuntherapien, die sich auf eine Manipulation von regulatorischen T-Zellen konzentrieren, könnten also eine erfolgversprechende Strategie für die Behandlung von chronischen Infektionskrankheiten darstellen.

Cytotoxic CD8+ T cells are critical for the control of acute FV infection. However, they are functionally suppressed by regulatory T cells, compromising the ability of CD8+ T cells to completely eliminate the virus-infected cells. On the basis of preliminary work performed during my diploma, it was observed that depletion of regulatory T cells during the acute infection resulted in an expansion of effector CD8+ T cell population with enhanced production of cytotoxic molecules. These analyses were exclusively based on determination of absolute cell numbers of effector T cell populations by Flow cytometry.<br> To identify the functional activity of these expanded CD8+ T cells, the cytotoxic potential of CD8+ T cells was analyzed in the first part of the present work. For that purpose an in vivo CTL assay was established and firstly, the kinetics of the CD8+ T cell cytotoxicity in the course of the acute FV infection was obtained. These studies indicated a correlation of the numbers of CD8+ T cells with the magnitude of the detected cytotoxic activity in vivo. Secondly, the in vivo cytotoxicity of the CD8+ T cells after depletion of regulatory T cells was analyzed. After depletion of regulatory T cells, an enhanced cytotoxicity of CD8+ T cells was found. Correlating with that the analyses of cytokine production after depletion of regulatory T cells showed an enhanced production of cytokines by the CD8+ T cells. These results demonstrated that regulatory T cells suppress the antiviral functions of CD8+ T cells during the acute FV infection.<br> The main focus of the present work was on the analysis of chronic FV infection. In this second part of the work, the dysfunction of the CD8+ T cells during chronic infection, caused by the immunosuppressive regulatory T cells, was characterized in detail. Therefore, the emphasis was on the question, if it could be possible to abrogate the dysfunctionality of the CD8+ T cells during the chronic phase of infection by depleting regulatory T cells. The results of these experiments showed enhanced numbers of virus-specific CD8+ T cells after transient depletion of regulatory T cells. These cells showed increased proliferation rates, an increased production of cytokines and cytotoxic molecules. These results indicated an improved cytotoxic activity of the effector CD8+ T cells, which was verified by analyzing cytotoxicity in an in vivo CTL assay. In this respect, reversal of regulatory T cell-mediated suppression probably allowed a regain of function of previously exhausted effector CD8+ T cells. A conclusive analysis of the viral loads after short term depletion of regulatory T cells showed a significant long term reduction of the viral setpoints in chronic infected mice. These results demonstrate that regulatory T cell-mediated immunosuppression can be a significant factor in the maintenance of chronic viral infections and that Treg-targeted immunotherapy could be a valuable component in therapeutic strategies to treat chronic infectious diseases.

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