Immuneregulatory functions of gammadelta T Lyphocytes

Im Rahmen dieser Arbeit konnte die Suppression der Proliferation von CD4+CD25- (Responder) T-Zellen durch frisch isolierte gammadelta T-Zellen gezeigt werden. Obwohl gammadelta T-Zellen vergleichbar den Treg in der Lage waren die Proliferation der Responder T-Zellen zellzahlabhängig zu supprimieren, unterschieden sich gammadelta T-Zellen jedoch phänotypisch von Treg. Konstitutiv von Treg exprimierte Moleküle wie CTLA-4, CD25, CD39 und andere waren auf der Oberfläche von gammadelta T-Zellen erst nach deren Stimulation nachweisbar. Einzig der Transkriptionsfaktor Helios war bei etwa einem Drittel der gammadelta T-Zellen konstitutiv vorhanden. Ferner wurde die Helios-Proteinexpression nach TZR-Stimulation in Verbindung mit einem CD28-Kostimulus spezifisch in gammadelta T-Zellen induziert. Der für Treg charakteristische Transkriptionsfaktor Foxp3 (Klon 259D) wurde in gammadelta T-Zellen nur in Anwesenheit von Treg-induzierenden Bedingungen exprimiert. Die Unter¬suchungen zur Induktion regulatorischer Funktionen deuten darauf hin, dass die CD28-Kostimulation eine entscheidende Rolle für die Differenzierung regula¬torischer (gammadelta) T-Zellen spielt und dass sowohl die Expression von Foxp3 als auch Helios für diese Differenzierung notwendig ist. Bei der Suppression von Responder T-Zellen durch aktivierte frisch isolierte gammadelta T-Zellen spielte die Konkurrenz um IL-2 keine entscheidende Rolle. Die festgestellte Suppression war zellkontaktabhängig und wurde durch die Interaktion der immunregula-torischen Oberflächenmoleküle CD86 und CTLA-4 bzw. PD-L1 und dessen Liganden (PD-1) vermittelt. Diese Art der Suppression ähnelte eher der durch suppressive (myeloide) DZ als der durch Treg vermittelten Suppression. Des Weiteren konnte eine partielle Aufhebung der gammadelta T-Zell-vermittelten Suppression durch TLR2-Liganden gezeigt werden. Die TLR2-abhängige Modulation der Oberflächenexpression von CTLA-4, CD86, PD-L1 und PD-1, die mit einer Aufhebung der Suppression einherging, spricht ebenfalls für eine Beteiligung dieser Moleküle an der gammadelta T-Zell-vermittelten Suppression. TLR2-Liganden führten bei gammadelta T-Zellen außerdem zu einer gesteigerten Proliferation und Produktion löslicher Mediatoren (IFN-gamma, TNF-alpha, CCL5 und Granzym B). Die TLR2-Liganden besaßen ausschließlich kostimulatorische Funktion und hatten nur in Verbindung mit einem TZR-Stimulus eine Wirkung. Durch Kostimulation mit TLR2-Liganden war die Phosphorylierung von Signalmolekülen der PI3K/AKT- (AKT), NF-kappaB- (NF-kappaB/p65) und MAP-Kinase-Signalwege (p38, ERK) gesteigert. Die Ergebnisse vorliegender Arbeit können zu einem besseren Verständnis intrinsischer regulatorischer Funkionen von gammadelta T-Zellen sowie von Vorgängen bei der Entstehung bzw. Induktion regulatorischer gammadelta T-Zellen beitragen. Die Regulation der Responder T-Zell-Proliferation durch aktivierte gammadelta T-Zellen könnte dazu beitragen Autoimmunreaktionen entgegenzuwirken. Des Weiteren können diese Ergebnisse helfen suppressive Eigenschaften von gammadelta T-Zellen, die im Rahmen einer Tumorbehandlung durch adoptiven Transfer verabreicht werden, zu unterdrücken bzw. zu vermeiden.The aim of this doctoral thesis was to characterize human regulatory gammadelta T cells, which can mediate suppression of CD4+ CD25- (responder) T cell proliferation, in vitro. Comparable to conventional regulatory T cells (Treg) freshly isolated gammadelta T cells inhibited responder T cell proliferation, but they differed from Treg in their phenotype. Molecules constitutively expressed on Treg including CTLA-4, CD25, CD39 and others, were detected on the surface of gammadelta T cells only after stimulation. Among the analyzed markers, only the transcription factor Helios was constitutively present in about one-third of the gammadelta T cells, and was further up-regulated after T cell receptor (TCR) stimulation in combination with CD28 co-stimulation. Foxp3 (clone 259D), the master transcription factor of Treg, was expressed in gammadelta T cells only under Treg-inducing conditions. The analysis of the induction of regulatory activity indicated that CD28 co-stimulation played a crucial role in regulating the differentiation of regulatory gammadelta T cells, and that the expression of both Foxp3 and Helios seemed to be necessary for this differentiation process. Competition for IL-2 could be excluded as the mechanism for responder T cell suppression by freshly isolated activated gammadelta T cells. The observed suppression was cell contact-dependent and was mediated by the reciprocal interaction of the immune regulatory surface molecules CD86 and CTLA-4, PD-L1 and its ligand (PD-1). This type of suppression resembles more the inhibition mediated by suppressive (myeloid) dendritic cells rather than the inhibition mediated by Treg. Further studies revealed a partial abrogation of gammadelta T cell-mediated suppression by TLR2 ligands. The TLR2-dependent modulation of CTLA-4, CD86, PD-L1 and PD-1 cell surface expression which was accompanied by the abrogation of suppression also argues for a role of these molecules in the gammadelta T cell-mediated suppression. In gammadelta T cells TLR2 ligands induced an increased proliferation and production of soluble mediators (IFN gamma, TNF-alpha, CCL5 and granzyme B). The TLR2 ligands displayed only a co-stimulatory function and thus required a TCR-stimulus. Co-stimulation with TLR2 ligands enhanced the phosphorylation of PI3K/AKT- (AKT), NF-kappaB- (NF-kappaB/p65) and MAP kinase (p38, ERK) pathway signalling molecules. The results of this thesis contribute to a better understanding of the intrinsic regulatory functions of gammadelta T cells as well as of pathways involved in the development and induction of regulatory gammadelta T cells. The regulation of responder T cell proliferation by activated gammadelta T cells might contribute to counteracting autoimmune reactions. Moreover, these results could help to prevent or rather avoid suppressive properties of gammadelta T cells in conditions where gammadelta T cells are administered therapeutically, e.g. within the frame of tumor immunotherapy