Characterization of CD94/NKG2 receptors on cytotoxic lymphocytes

Lektin-ähnliche Natürliche Killer (NK) -Zell Rezeptoren werden von NK und einem Teil der T Zellen exprimiert und vermitteln Schutz vor Pathogenen und Tumoren. Dazu gehört die Familie der heterodimeren CD94/NKG2 Rezeptoren. Diese besitzen entweder inhibierende oder aktivierende Funktion, erkennen das “selbst-Antigen” HLA-E und spielen eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Zellaktivität. Ein erstes Ziel dieser Arbeit war es, die Verteilung von CD94/NKG2A und CD94/NKG2C Rezeptoren innerhalb der Lymphozyten des periphären Blutes (PBL) zu untersuchen und dadurch Subpopulationen von NK- und T- Zellen zu identifizieren. Die durchflusszytometrische Analyse ergab Subpopulationen von variierender Größe in Abhängigkeit vom individuellen Spender. Die größte Subpopulation wurde über den inhibierenden Rezeptor CD94/NKG2A definiert, wohingegen CD94/NKG2C stets von einer kleineren Population exprimiert wurde. Ein sehr geringer Prozentsatz an Zellen koexprimierte beide Rezeptoren. Dies gilt sowohl für NK- als auch T- Zellen. Des Weiteren haben wir untersucht, inwieweit die Expression von NKG2 Isoformen eine Auswirkung auf die Funktionen der Subpopulationen hat. Dafür wurde die Expansion dieser Subpopulationen in Kokulturen von mononukleären Zellen des periphären Blutes (PBMC) mit einer HLA Klasse Ia negativen, aber HLA-E transfektierten Zelllinie analysiert. Weiters wurde die Degranulierungs- Aktivität über CD107a gemessen. In der Kokultur zeigten NKG2C+ Zellen verstärkte Expansion im Vergleich zu NKG2A+ Zellen. Die wichtigsten funktionellen Unterschiede zwischen NKG2A und NKG2C positiven Subpopulationen waren eine Inhibition der Degranulation von frisch isolierten NKG2A+ Zellen in Abhängigkeit von HLA-E und ein HLA-E-vermittelte Aktivierung von zuvor kokultivierten, NKG2C+ Zellen. Dies deutet darauf hin, dass der “selbst-Ligand” HLA-E voraktivierte Zellen über NKG2C induzieren kann. Schließlich wurden Methoden etabliert, um Zellexpansion im Zusammenhang mit Zytomegalovirus-infizierten Fibroblasten und Endothelzellen zu untersuchen, da NKG2 Rezeptoren für die Kontrolle von CMV durch das Immunsystem eine wichtige Rolle spielen dürften. Eine vom Spender abhängige, CMV assoziierte Amplifizierung von NKG2 exprimierenden NK und T-Zell Subpopulationen wurden festgestellt. Zusammenfassend konnten durch die in dieser Arbeit durchgeführten Experimente Subpopulationen auf NK- und T- Zellen anhand der Expression von NKG2 Rezeptoren definiert und funktionale Unterschiede im Zusammenhang mit HLA-E und CMV festgestellt werden.Lectin-like NK cell receptors are expressed on NK cells and a fraction of T lymphocytes and are involved in providing protection against invading pathogens and cancer. Among these, the heterodimeric NKG2/CD94 receptors, comprising activating and inhibitory family members, recognize the “self” marker HLA-E and have been implicated as receptors of major importance. The goal of the first part of this work was to investigate the distribution of the CD94/NKG2A and CD94/NKG2C receptors within peripheral blood lymphocytes (PBL) to define subpopulations of NK and T lymphocytes expressing these receptors. Flow cytometry analysis displayed subpopulations of variable sizes between different individuals. Usually expression of the inhibitory CD94/NKG2A defined the largest NK subpopulation, whereas NK cells with the activating CD94/NKG2C constituted a smaller subpopulation. Cells with expression of both receptors were also found at very low percentage. The receptors were further detected on T lymphocytes with similar distribution of NKG2A and NKG2C subpopulations. In the next part, we asked the question wether the NKG2 isoforms would provide different functions to the subpopulations. The expansion of these subpopulations in co-cultures of peripheral blood mononuclear cells (PBMC) with an HLA class Ia-negative, but HLA-E transfected cell line, was investigated as well as the degranulation upon target cell encounter as measured by CD107a surface expression. In co-culture with the HLA-E cells, the NKG2C+ subset displayed preferential expansion as compared to NKG2A+ cells. Major functional differences of NKG2A and NKG2C subpopulations were in freshly isolated cells an inhibition of degranulation of the NKG2A cells by HLA-E, whereas after co-culture the NKG2C cells acquired increased killing capacity for the HLA-E cells suggesting that the self-ligand HLA-E can function as triggering ligand after preactivation of the cells. Finally, the tools to investigate cellular expansion in the context of cytomegalovirus (CMV) infections of fibroblasts and endothelial cells were prepared and initially tested as NKG2 receptors have been implicated in CMV immunosurveillance. Corresponding amplifications of NK and T cell subpopulations with NKG2 receptors were observed, however were to a large degree dependent on the individual donors. In summary, this work has defined subpopulations of NK as well as T cells by expression of NKG2 receptors for which differences in function could be shown in the context of cells with expression of the cognate ligand HLA-E and CMV infection