Modulation of T-helper-cell immune response by Toll-like recptor signals and mast cell mediators on dendritic cells

Dendritische Zellen (DZ) spielen eine zentrale Rolle im angeborenen und erworbenen Immunsystem. Aufgrund ihrer Lokalisation in den peripheren Organen und der Expression einer Vielzahl von Oberflächenrezeptoren ist es ihnen möglich, eindringende Pathogene gezielt zu erkennen und durch Polarisierung von T-Helfer (Th)-Effektorzellen eine spezifische Immunantwort dagegen zu induzieren. Nach Antigenaufnahme erfolgt in den T-Zellarealen des regionären Lymphknotens die Aktivierung naiver T-Zellen durch DZ über MHC-II präsentierte Antigene und kostimulatorische Moleküle. Zur Polarisierung in eine Th1- bzw. Th2-Immunatwort sind allerdings weitere Signal notwendig. So ist beispielsweise IL-12, welches von DZ produziert wird entscheidend für die Polarisierung von Th1-Zellen. Bereits im Vorfeld dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Aktivierung DZ über Toll-like Rezeptoren (TLR), welche spezifische pathogene Strukturen erkennen, eine entscheidende Rolle hierbei spielen. Da zusätzlich einige kooperative Effekte für TLR beschrieben wurden, sollte anhand dieser Arbeit untersucht werden, ob einige TLR muriner Knochenmarks-DZ (KM-DZ) miteinander kooperieren, wodurch die Zellen immunogener werden und somit möglicherweise eine Zunahme der Th1-Immunantwort induziert wird. Interessanterweise konnte in dieser Arbeit erstmals die Kooperation von TLR9 und TLR4 demonstriert werden. Die Vorbehandlung der Zellen mit CpG-Oligonukleotiden als TLR9-Agonisten führte zu einem zeitabhängigen synergistischen Anstieg der LPS-induzierten IL-12 Produktion in Abhängigkeit von dem Adaptormolekül MyD88, während durch LPS-Vorbehandlung kein signifikanter Effekt induziert wurde. Der Mechanismus, welcher diesem Synergismus zugrunde liegt, ist möglicherweise auf den CpG-induzierten Anstieg der TLR4-Expression zurückzuführen. Mastzellen (MZ) sind in engem Kontakt zu DZ in der Haut lokalisiert und spielen vor allem bei der Auslösung von Allergien eine entscheidende Rolle. Da es sich hierbei um typische Th2-Immunantworten handelt, sollte im zweiten Teil dieser Arbeit der Einfluss von Mastzellen und deren Mediatoren auf murine KM-DZ untersucht und ob diese Stimulation der DZ möglicherweise zu einer Zunahme der Th2-Polarisierung führt. Die Verwendung mehrerer Mastzellmediatoren ergab, dass vor allem PGD2 zu einer deutlichen Abnahme der IL-12 Produktion der KM-DZ führte. Zusätzlich konnte anhand dieser Arbeit erstmals gezeigt werden, dass durch PGD2 eine Abnahme der Th1-Polarisierung induziert wurde und parallel hierzu ein Anstieg der Polarisierung in Th2-Zellen erfolgte. Zusammenfassend konnte somit gezeigt werden, dass eine Modulation der Th1/2-Immunantwort durch Kooperation von TLR9 und TLR4 bzw. durch den Mastzellmediator PGD2 induziert wurde.Dendritic cells (DC) play a central role in the innate and adaptive immune system. Due to its localization in the peripheral organs and their expression of a wide range of surface receptors,they can recognize invading pathogens and induce a specific immune response against them. After antigenuptake, DC migrate to the T cell areas of the draining lymph node where they interact with naïve T cells by presentation of their antigens on MHC-II and costimulatory molecules. For induction of polarized Th1 or Th2 immune responses, there are other additional factors necessary. IL-12, which is produced by DC, is essential for the polarization of Th1 cells. Others have shown that the activation of DC by Toll-like receptors (TLR), which recognize specific molecular pathogen structures, plays an important role for the IL-12 production. In this study was investigated, whether TLR of murine bone marrow DC (BM-DC) are able to cooperate with each other and if this cooperation might lead to an increased release of IL-12. Interestingly, the cooperation of TLR9 and TLR4 could be demonstrated for the first time in this work. Pretreatment of DC with CpG-oligonucleotides such as TLR9 agonists led to a time-dependent synergistic rise of the LPS induced IL-12 production dependent on the adaptor molecule MyD88, while reversely by LPS pretreatment no significant effect was induced. The mechanism, which is the basis for this synergism, is possibly due to the CpG induced rise of the TLR4 Expression. Mast cells (MC) are located in close contact to DC in the skin and play a crucial role in the induction of allergies. As allergies are typical Th2 immune responses, the influence of mast cells and their mediators on murine BM-DC, and if this stimulation leads to an increased Th2 polarization, was investigated in the second part of this work. After testing of many different mast cell mediators it was found, that above all PGD2 induces a clear downregulation of the IL-12 production by BM-DC. Additionally it could be demonstrated, that PGD2 reduces Th1 polarisation in parallel a rise of Th2 polarisation took place. In summary it could be shown that a modulation of the Th1/2 immune responses was induced by co-operation of TLR9 and TLR4 versus increased Th1 immunity or by the mast cell mediator PGD2 versus a Th2 response