Morphological and functional investigations on the role of the T-bet transcription factor in infectious lymphadenopathies, autoimmune diseases and malignant lymphomas

Die Bildung einer effizienten Immunantwort ist für das individuelle Überleben essentiell. Das Zusammenspiel der angeborenen und erworbenen Immunantwort nimmt dabei eine besondere Stellung ein. Die Effizienz der jeweiligen Immunantwort beruht dabei nicht nur auf dem optimalen zeitlichen Ablauf, sondern auch auf dem Interagieren der unterschiedlichen Zelltypen. Für den reibungslosen Ablauf sind unter Anderem sog. Master-Regulatoren verantwortlich, die wesentlich die Bildung der Immunmodulation beeinflussen. Sind sie in ihrer Funktion beeinträchtigt, resultieren schwere häufig mit dem Leben nicht vereinbare Krankheitsbilder. Während die B-Zellen in erster Linie durch die Antikörperproduktion zu einer gerichteten Immunantwort beitragen, bilden die T-Zellen unterschiedliche Helferzellen aus. Die naiven T-Helfer- Zellen können in Abhängigkeit des Erregers zu Th1, Th2, Treg und Th17 Zellen differenzieren. Dabei wird die Th1-Antwort im Wesentlichen durch T-box- expressed in T-cells (T-bet)gebildet. T-bet ist der Masterregulator der Th1-Antwort, d.h. es wird hauptsächlich durch dieses Molekül die Th1-Antwort angeschoben. T-bet ist für die Differenzierung der Th0 Zelle in Richtung Th1 Zelle verantwortlich. Dabei blockiert es zusätzlich die Differenzierung in Th2 Zellen. Aber hierin besteht nicht die einzige Funktion von T-bet. Funktionelle Untersuchungen in-vitro und an Tiermodellen konnten aufdecken, dass T-bet zusätzlich auch eine wichtige Rolle in der Gestaltung der T-Zell-unabhängigen Immunantwort über die Beeinflussung des IgG Klassenwechsels der B-Zellen und in der Bildung der Th17-Antwort spielt. Letzteres spricht dafür, dass T-bet offenbar in der Pathogenese von Autoimmunerkrankungen eine wesentliche Bedeutung hat. Nachdem die meisten Untersuchungen dazu in-vitro oder an Tiermodellen erfolgten, galt es nun, diese Ergebnisse auf das Primärgewebe zu übertragen. Dabei haben wir zunächst Krankheiten untersucht, die auf einer Th1-Antwort beruhen. Im Falle der Sprue/Zöliakie konnte dabei durch Doppelmarkierungen gezeigt werden, dass die CD8+ intraepithelialen Lymphozyten offenbar im Sinne einer Umgebungsreaktion die Th1-Antwort mit unterstützen. Bei Erkrankungen, bedingt durch intrazelluläre Erreger, wie der durch Toxoplasmen verursachten Piringer-Lymph¬adenitis oder der Epstein-Barr Virus- Infektion, beobachteten wir hingegen das zusätzliche Vorhandensein von B-Zellen, die T-bet exprimieren und sich an der Th1-Antwort beteiligen. Dabei fiel auf, dass eine besondere B-Zell Population, die monozytoiden B-Zellen, eine kräftige T-bet Expression zeigten. Bezüglich der Piringer-Lymphadenitis konnte zudem eine Interferon-gamma Expression der monozytoiden B-Zellen und eine IL-2 Minderexpression der T-Zellen nachgewiesen werden. Dies gab zu der Hypothese Anlass, dass die B-Zellen versuchen, die Aufgabe ineffizienter T-Zellen zu ersetzen. In einer vergleichenden Studie zwischen der Sprue/Zöliakie und der lymphozytären Kolitis konnten wir zudem zeigen, dass bei der Sprue eine reine Th1-Antwort vorliegt, während die lymphozytäre Kolitis offenbar eine kombinierte Th1- und Th2-Antwort aufweist. Da sich in eigenen Vorarbeiten und in denen anderer Arbeitsgruppen herauskristallisierte, dass T-bet auch in B- und T-Zell-Lymphomen von den Tumorzellen exprimiert wird, erfolgten auch weitere immunhistologische und funktionelle Studien an einer Vielzahl von humanen malignen Lymphomen. Im Falle der Haarzell-Leukämie (HCL) konnten wir herausarbeiten, dass die Tumorzellen nicht nur sehr intensiv T-bet exprimieren, sondern auch Interferon-gamma. Während die T bet Darstellung sich als ein hilfreiches und empfindliches Werkzeug für die histologische Diagnositk der Haarzellleukämie herausstellte, könnte der Interferon-gamma Nachweis im Serum als klinischer Verlaufsparameter genutzt werden. Die Untersuchungen am angioimmunoblastischen T-Zell-Lymphom (AITCL) führten zur Identifizierung unterschiedlicher T-bet Expressionsmuster der in diesem Lymphom vorkommenden nicht neoplastichen B- und neoplastischen T Zellen. Die räumliche Assoziation der T-bet exprimierenden B-Zellen mit den hohen endothelialen Venolen und die Tatsache, dass die neoplastischen T Zellen neben T-bet auch VEGF alpha und CXCL13 exprimieren, legt den Schluss nahe, dass in diesem besonderen Umfeld zusätzlich eine Th17-Antwort gebildet wird, was die charakteristischen klinischen Symptome dieses Lymphoms erklären würde.Mounting of an adequate immune response is essential for the individual survival. The interaction between native and adaptive immune response is the key point in this proposal. The efficiency of each immune response is based not only on the optimal time flow but also on the interaction of the different cell types. Master regulators for the different cell types are fundamental in influencing the immune modulation. If they are affected in function severe disease or death are the results. B-cells contribute to a specific immune response through antibody production, while the T-cells generate different helper cells. Different microorganisms can lead to a differentiation of naïve T-cells into one of the four known subsets Th1, Th2, Treg and Th17. The development of a Th1 immune response is mainly initiated by its master regulator molecule T.box-expressed in T-cells (T-bet). T-bet is responsible for the differentiation of a Th0 cell into a Th1 cell while it additionally inhibits the differentiation into a Th2 cell. The spectrum of T-bet functions is however not limited in the Th1 response initiation and priming. Functional in-vitro as well as in-vivo investigations have revealed that T-bet plays a key role in shaping the T-cell independent immune response through its influence on the IgG class switch and the generation of the Th17-response. The latter finding implicates the relevance of T-bet in the pathogenesis of autoimmune diseases. As most of this data had been generated either in-vitro or using animal experiments our goal has been to validate them in human tissue and its diseases. Therefore, we have concentrated on diseases where a Th1-immune response is involved in their pathogenesis. In celiac disease we could show by means of double immunolabellings that the intraepithelial CD8-positive T-cells express T-bet and thus apparently support a Th1 immune response. Our investigation of various lymphadenopathies caused by intracellular infectious agents like Toxoplasma gondii or Epstein-Barr virus led to the finding that in addition to T-cells several B-cells do also express T-bet and thus participate at the Th1 response. During these investigations we observed that a particular B-cell subset, the monocytoid B-cells, constantly showed an intense T-bet expression. Further studies could show that the monocytoid B-cells occurring in lymphadenitis caused by Toxoplasma gondii express interferon gamma, while the T-cells underexpressed interleukin-2. This led to the hypothesis that the B-cells are trying to overcome and compensate the temporal inefficiency of the T-cells. In an additional comparative study of celiac disease and lymphocytic colitis we could show that while celiac disease is characterized by a pure Th1 immune response whereas in lymphocytic colitis a combined Th1 and Th2 response does occur. As we and other groups could show that T-bet expression is also present in malignant lymphomas of the T- and B-cell lineage we expanded our immunohistochemical and functional studies in this field. This led to the findings that hairy cell leukaemia is characterized not only by an intense T-bet expression but also by an interferon-gamma production by the neoplastic cells. We could also show that the intense T-bet expression by the hairy cell leukaemia cells is helpful for the correct diagnosis and the identification of minimal bone marrow infiltrates and that the measurement of interferon gamma serum levels can be helpful in monitoring the disease activity. Our immunohistological investigations of angioimmunoblastic T-cell lymphoma cases revealed a spectrum of different T-bet expression patterns in the neoplastic T-cells and the non- neoplastic B-cells present in this lymphoma. The topography of the T-bet expressing B-cells arranged in the vicinity of high endothelial venules and the fact that the neoplastic T-cells express not only T-bet but also CXCL13 and VEGF-alpha led to the concept of a Th-17 permissive microenvironment responsible for the peculiar clinical picture of this lymphoma