Dokument: Rolle immunregulatorischer natürlicher Killer-Zellen in der Autoimmunität

Titel:	Rolle immunregulatorischer natürlicher Killer-Zellen in der Autoimmunität
Weiterer Titel:	Role of immunoregulatory natural killer-cells in autoimmunity
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=21344
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20120507-082158-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dr. rer. nat. Ehlers, Margret [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 736,7 KB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 27.04.2012 / geändert 27.04.2012
Beitragende:	Prof. Dr. med. Schott, Matthias [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Lammert, Eckhard [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Natürliche Killer (NK)-Zellen zählen zum angeborenen Immunsystem und sind in der Lage, infizierte oder krankhaft veränderte Zellen ohne vorherige Aktivierung zu erkennen. Ihre Effektorfunktionen bestehen hauptsächlich aus der Zytokin-Sekretion und der zellulären Toxizität. Außerdem spielen sie bei Immunreaktionen eine wichtige Rolle, da sie die Aktivität anderer Zellen des Immunsystems, wie z.B. von dendritischen Zellen, Makrophagen, T Helfer-1 Zellen und zytotoxischen T Zellen, beeinflussen können. Aufgrund dieser Eigenschaft und aufgrund ihrer Akkumulation in Zielorganen unterschiedlicher Autoimmunerkrankungen, könnten sie in die autoimmunen Prozesse involviert sein und eine autoimmune Reaktion entweder verhindern oder induzieren. Solch widersprüchliche Effekte von NK-Zellen wurden besonders im Falle des Diabetes mellitus Typ 1 (T1DM) beschrieben. Die pathophysiologische Rolle von NK-Zellen im T1DM scheint in der Regulierung der Aggressivität der autoimmunen Reaktionen und des Voranschreitens von der initialen Insulitis zum ausgeprägten T1DM zu liegen. Ein induzierender Effekt von NK-Zellen wurde in einem Coxsackie-Virus induzierten T1DM Mausmodell und in einem transgenen Mausmodell beobachtet. In beiden Fällen trugen NK-Zellen zur Progression und Aggressivität der Erkrankung bei. Im Gegensatz dazu führte eine einmalige Injektion von kompletten Freundschen Adjuvans in NOD Mäuse zu einem NK-Zell vermittelten protektiven Effekt. Die Gründe für diese widersprüchlichen Resultate sind verschieden: Zum einen stellt sich die Frage zu welchem Zeitpunkt NK-Zellen direkt den Autoimmunprozess des T1DM beeinflussen können und ob es immunoregulatorische NK-Zellen gibt, die hier partizipieren. Zum anderen stellt sich die Frage inwiefern Zytokine in diesem System eine Rolle spielen. Ein interessantes Zytokin, welches in Autoimmunprozessen involviert zu sein scheint, ist das Interleukin 18 (IL-18). Hierbei handelt es sich um ein Zytokin, das die T Helfer 1 Immunantwort induziert und welches in erhöhten Mengen im Falle einer Autoimmunerkrankung vorkommt. Von malignen Tumoren gebildetes IL-18 führt zu einer erhöhten Expression des Oberflächenmoleküls c-Kit auf NK-Zellen, die mit dem Tumor-„escape“ Mechanismus in Zusammenhang gebracht werden. Aufgrund dieser Beobachtungen sollte in der vorliegenden Arbeit untersucht werden, inwiefern IL-18 NK-Zellen stimuliert und polarisiert und inwiefern diese NK-Zellen an der Entstehung des T1DM beteiligt sind. Um dieser Fragestellung nachzugehen, wurden zwei T1DM-Mausmodelle verwendet. Dabei konnten NK-Zellen mit regulatorischen Funktionen identifiziert werden. Diese Zellen wurden durch IL-18 Kultur von konventionellen NK-Zellen generiert und zeigten eine charakteristische Expression der Oberflächenmoleküle „programmed death“-1 Ligand (PD-1L) und c-Kit (CD117). In in vitro Analysen konnte eine direkte zytotoxische Aktivität der IL-18 generierten NK-Zellen in Bezug auf Insulin-spezifische CD8 positive T-Zellen beobachtet werden. Dieser Lysemechanismus war vom PD-1 / PD-1L Signalweg abhängig und für konventionelle NK-Zellen nicht nachweisbar. Mit Hilfe von durchfluss-zytometrischen Analysen wurde eine starke Zunahme der c-Kit positiven NK-Zellen in Milz und Lymphknoten von NOD-Mäusen im Alter von acht Wochen beobachtet. Ein adoptiver Zelltransfer von konventionellen und IL-18 generierten NK-Zellen in Treptozotocin-behandelte Mäuse führte zu einer Verzögerung der Diabetes-Manifestation und partiell zur Verhinderung des Diabetes in der Gruppe, die IL-18 generierte NK-Zellen erhalten hat. Die hier vorgestellten Resultate verdeutlichen einen direkten Zusammenhang zwischen den Zellen des angeborenen und erworbenen Immunsystems im Falle des T1DM. Dabei partizipieren IL-18 generierte NK-Zellen als immunregulatorische Zellen. Natural killer (NK) cells belong to the innate immune system and are able to respond directly to viral infections and tumors. Their main effector-functions include cytokine secretion and cellular toxicity. Although these functions can have a direct effect on a pathogen or tumor, NK cells also regulate the activity of other cells of the immune system, including dendritic cells, macrophages, T helper 1 cells, and cytotoxic T-lymphocytes. Due to this specific property and due to their accumulation in target organs of certain autoimmune diseases, they may be involved in the process of autoimmunity where they are able to induce or to avoid the autoimmune reaction. Such conflicting data about the impact of NK cells have especially been reported for type 1 diabetes mellitus (T1DM). Here, the pathophysiological effect of NK cells may be to modulate the aggressiveness of the immune attack and the rate of progression from insulitis to overt diabetes. An inducing effect was seen in a model of Coxsackie virus-induced autoimmunity as well as in a T-cell receptor transgenic model where NK cells play an important role in disease progress and aggressiveness. On the other hand, a protective effect of NK cells was seen by injecting complete Freund’s adjuvans in NOD mice. The reasons for these contradictory results are certainly multifactorial. They include the time point at which NK cells impact on the development of autoimmune diseases, different stimuli of NK cells such as adjuvans and cytokines and question on whether regulatory NK cells might exist and might be involved in the underlying molecular mechanisms of this process. One interesting cytokine that could be involved in that process is interleukin 18 (IL-18), a strong inducer of the Th-1 immune response that is highly expressed in autoimmune diseases. It has been shown that IL-18 produced by malignant tumors converts c-Kit negative NK cells into c-Kit positive NK cells, which have a direct effect on the escape of tumor cells by down regulating cells of the adaptive immune system. Based on these observations, I raised the question whether IL-18 may stimulate or polarize NK cells which may influence the outcome of autoimmune diseases. Using two mouse models for T1DM, I identified NK cells with regulatory function. These cells can be generated from conventional NK cells by incubation with IL-18 and are characterized by the expression of the surface markers programmed death-1 ligand (PD-1L) and c-Kit (CD117). In vitro analyses demonstrated a direct lysis activity of IL-18 generated NK cells against activated insulin-specific CD8 positive T cells in a PD-1 / PD-1L-dependent manner whereas conventional NK cells did not. Flow cytometry analyses revealed a large increase of splenic and lymphatic c-Kit positive NK cells in non-obese diabetic mice at 8 weeks of age, a time point of acceleration of adaptive cytotoxic immunity. Adoptive transfer of conventional and IL-18-generated NK cells into streptozotocin-treated mice led to a delayed disease development and a partial diabetes prevention in the IL-18 generated NK cell treated group. My results demonstrate a direct link between innate and adaptive immunity in T1DM with IL-18 generated NK cells displaying a possible role as immunosuppressors within this context.
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Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	07.05.2012
Dateien geändert am:	07.05.2012
Promotionsantrag am:	08.11.2011
Datum der Promotion:	02.04.2012