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Characterisation of regulatory T cells during acute Friend retrovirus infection of mice.

Joedicke, Jara Johanna

The infection of mice with Friend retrovirus (FV) induces the expansion and activation of regulatory T cells (Tregs) during acute infection, which remain active throughout chronic infection. Tregs are responsible for the suppression of FV-specific CD8+ T cell responses, which is associated with the establishment of a chronic infection. In this thesis it was shown that the Tregs expanding during FV infection were natural nTregs rather than induced iTregs. Furthermore, these Tregs possessed the phenotype of activated and differentiated effector T cells, both in acute and chronic FV infection. In a search of Treg specificity, the disproportionate expansion of T cell receptor Vβ5+ Tregs in acutely FV-infected mice was observed. It was known that these Vβ5+ Tregs are specific for an endogenous retroviral superantigen of the mouse mammary tumour virus 9. Investigation of this subset of Vβ5+ Tregs showed that they were highly activated and suppressive and that their expansion was surprisingly independent of IL2. Vβ5+ Treg expansion was induced by activated effector CD8+ T cells that expressed TNFα. TNFα is a pleiotropic cytokine present in two forms, a soluble (solTNFα) and membrane-bound form (mbTNFα), which both preferentially bind to two different TNF receptors (TNFR). It was shown that TNFRII but not TNFRI became significantly upregulated on Vβ5+ Tregs during acute FV infection. Also, the expansion of Vβ5+ Tregs was directly dependent on the presence of TNFRII, but not TNFRI, on the surface of these Tregs. FV-specific CD8+ T cells produce substantial amounts of mbTNF after stimulation, providing the important factor that binds to TNFRII on Vβ5+ Tregs and induces activation and proliferation. The use of CD8+ T cells of iRhom2-knockout mice, which only express mbTNFα, but no solTNFα, revealed a substantial increase in Vβ5+ Treg expansion and activation. Finally, treatment of naïve mice with solTNFα did not induce expansion of Vβ5+ Tregs, whereas the treatment of naïve mice with a synthetic TNFRII ligand did, indicating that the intercellular communication between Treg and CD8+ T cells can be bypassed by direct stimulation of the TNFRII. In an attempt to clarify the mechanism of Treg mediated suppression of effector T cell responses during FV infection the CD39/CD73 pathway was investigated. Here, mice that were deficient for either one of these ADP converting enzymes were infected with FV. These experiments revealed that the loss of the rate limiting enzyme CD39 had a positive effect on effector CD4+ and CD8+ T cell responses, whereas no effect could not be demonstrated for the down-stream enzyme CD73. In a translational approach Tregs were characterised in the blood of untreated chronically HIV-1 infected individuals and shown to be expanded and activated in these patients compared to healthy individuals. Moreover, a possible mechanism of how Tregs help to prevent the transfer of HIV-1 from infected dendritic cells to conventional CD4+ T cells was investigated. This showed that Tregs were able to interfere with the co-localisation of HIV-1 particles and actin, as part of the cytoskeleton of cells, at the interface between DCs and T cells.

Die Infektion mit dem Friend Retrovirus (FV) induziert die Expansion und Aktivierung von regulatorischen T Zellen (Tregs) während der akuten und chronischen Infektion. Tregs verursachen die Suppression von FV-spezifischen CD8+ T Zellen was mit der Etablierung einer chronischen Infektion assoziiert ist. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass es während der FV Infektion zu einer Expansion von natürlichen nTregs kommt und eher nicht zur Expansion von induzierten iTregs. Weiterhin besaßen diese Tregs den Phänotyp aktivierter und differenzierter Effektor T Zellen in der akuten sowie in der chronischen Infektion. Auf der Suche nach der Treg Spezifität wurde die disproportionale Expansion von T Zell Rezeptor Vβ5+ Tregs während der akuten FV Infektion entdeckt. Es war bereits bekannt, dass diese Vβ5+ Tregs spezifisch für das Superantigen des endogenen mouse mammary tumour virus 9 sind. Die Untersuchung der Vβ5+ Tregs zeigte, dass diese Zellen aktiviert und suppressiv waren. Außerdem besaßen diese Tregs die ungewöhnliche Eigenschaft unabhängig von IL2 in ihrer Expansion zu sein. Die Expansion von Vβ5+ Tregs war abhängig von aktivierten Effektor CD8+ T Zellen die TNFα produzierten. TNFα ist ein pleiotropisches Zytokin, welches in zwei Formen vorkommt, eine lösliche (solTNFα) und eine membrangebundene (mbTNFα) Form, und diese binden mit unterschiedlichen Präferenzen an zwei TNF Rezeptoren (TNFR). Es konnte gezeigt werden, dass TNFRII, aber nicht TNFRI, während der akuten FV Infektion signifikant auf Vβ5+Tregs hoch reguliert wurde. Die Expansion der Vβ5+ Tregs war direkt abhängig von der Expression von TNFRII aber nicht TNFRI auf ihrer Oberfläche. FV-spezifische CD8+ T Zellen produzieren mbTNFα nach Stimulation, welches an TNFRII auf Vβ5+ Tregs bindet und das wichtige Signal für die Expansion und Aktivierung dieser Zellen bietet. Durch den Einsatz von CD8+ T Zellen aus iRhom2-Knockout Mäusen, welche nur mbTNFα aber nicht solTNFα exprimieren, konnte eine substantielle Expansion und Aktivierung von Vβ5+ Tregs gezeigt werden. Letztendlich konnte gezeigt werden, dass die Behandlung von Mäusen mit solTNFα nicht zu einer Expansion von Vβ5+ Tregs führte, wohingegen die Behandlung mit einem synthetischen TNFRII Liganden die Expansion von Vβ5+ Tregs verursachen konnte. Hierdurch konnte gezeigt werden, dass es möglich ist die Kommunikation zwischen Tregs und CD8+ T Zellen durch die Stimulation von TNFRII zu umgehen. In einem Ansatz, um den Mechanismus der Treg vermittelten Suppression von Effektor T Zell Antworten gegen FV zu bestimmen, wurde der CD39/CD73 Weg untersucht. Hierzu wurden Mäuse infizierten die für je eines dieser ADP konvertierenden Enzyme defizient waren. Es wurde gezeigt, dass der Verlust des reaktionslimitierenden Enzyms CD39 einen positiven Effekt auf die Effektorfunktion von CD4+ und CD8+ T Zellen hatte. CD73 hingegen, welches später im Stoffwechselweg auftaucht, hatte keinen Effekt wenn es nicht vorhanden war. In einem transnationalen Ansatz wurden Tregs von unbehandelten chronisch HIV-1 infizierten Patienten im Blut charakterisiert. Es konnte gezeigt werden, dass die Tregs dieser Patienten im Vergleich zu nicht infizierten Personen expandiert und aktiviert waren. Weiterhin, wurde ein möglicher Mechanismus untersucht bei dem Tregs wichtig sind um den Transfer von Virus aus infizierten dendritischen Zellen zu CD4+ T Zellen zu inhibieren. Dies zeigte, dass Tregs in der Lage waren mit der Kolokalisation von HIV-1 Partikeln und Aktin, einem Bestandteil des Zytoskeletts von Zellen, an der Synapse zwischen DCs und T Zellen zu interferieren.

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Citation style:

Joedicke, Jara Johanna: Characterisation of regulatory T cells during acute Friend retrovirus infection of mice.. 2014.

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