Delayed activation kinetics of TH2 and TH17 cells compared to TH1 cells

Um eine adäquate Immunantwort nach Antigenexposition gewährleisten zu können, müssen sich T-Zellen verschiedener Klassen differenzieren. Zu diesen Subklassen zählen TH1-, TH2- und TH17-Zellen. Die Aktivierung der jeweils richtigen Klasse sowie deren jeweiliger Anteil, ist somit essenziell für die erfolgreiche Bekämpfung einer Erkrankung durch den Wirt und damit ebenfalls eine wichtige zu bestimmende Größe vor dem Hintergrund des Immun-Monitorings. Antigenspezifische T-Zellen können über eine Antigenstimulation von mononukleären Zellen des peripheren Blutes (peripheral blood mononuclear cells = PBMC) und einer damit verbundenen Immunantwort, in Form einer über das ELISPOT-Verfahren sichtbar gemachten Zytokinproduktion quantifiziert werden. Dabei produzieren TH1-Zellen die Leitzytokine IFN-γ und Interleukin (IL)-2, TH2-Zellen IL-4 und IL-5 und TH17-Zellen IL-17. Ein gängiges Verfahren zur Quantifizierung dieser Zytokine ist die Durchfluss-Zytometrie, bei der intrazelluläre Zytokinkonzentrationen nach 6 Stunden ermittelt werden. Somit wird aber weder die tatsächliche Sekretionsrate gemessen, noch kann nach 6 Stunden klar differenziert werden, ob das Maximum der Botenstoffproduktion bereits erreicht ist oder noch aussteht. Nach Exposition der Zellen mit Peptid-Antigenen erreicht die Synthese von Zytokinen bereits früh ihren Höhepunkt. Demnach bietet eine 6-stündige Stimulation der Zellen ausreichend Zeit, um gute Messergebnisse zu erzielen. Wie diese Doktorarbeit jedoch zeigt, erreicht die Sekretion von IFN-γ durch TH1 Zellen nach Stimulation mit einem Proteinantigen ihre Spitze erst nach 24 Stunden. Gleiches gilt für die Stimulation von TH1-Zellen zur Produktion von IL-2. Um die IL-4 Sekretion adäquat quantifizieren zu können, sind sogar 48 Stunden Stimulationsdauer erforderlich und sogar bis zu 96 Stunden, um den Gipfel der IL-5 und IL-17 Produktion nach Antigenexposition von TH2- und TH17-Zellen abzupassen. Somit ist die Kenntnis dieser Maxima zur Bestimmung von Erscheinungshäufigkeit und Mengen unerlässlich für ein aussagekräftiges Immun-Monitoring von TH1-, TH2- und TH17-Zellen.During immune responses, different classes of T cells arise: Th1, Th2, and Th17. Mobilizing the right class plays a critical role in successful host defense and therefore defining the ratios of Th1/Th2/Th17 cells within the antigen-specific T cell repertoire is critical for immune monitoring purposes. Antigen-specific Th1, Th2, and Th17 cells can be detected by challenging peripheral blood mononuclear cells (PBMC) with antigen, and establishing the numbers of T cells producing the respective lead cytokine, IFN-γ and IL-2 for Th1 cells, IL-4 and IL-5 for Th2, and IL-17 for Th-17 cells, respectively. Traditionally, these cytokines are measured within 6 h in flow cytometry. We show here that 6 h of stimulation is sufficient to detect peptide-induced production of IFN-γ, but 24 h are required to reveal the full frequency of protein antigen-specific Th1 cells. Also the detection of IL-2 producing Th1 cells requires 24 h stimulation cultures. Measurements of IL-4 producing Th2 cells requires 48-h cultures and 96 h are required for frequency measurements of IL-5 and IL-17 secreting T cells. Therefore, accounting for the differential secretion kinetics of these cytokines is critical for the accurate determination of the frequencies and ratios of antigen-specific Th1, Th2, and Th17 cells