Dokument: Der Einfluss von Common-γ-Ketten Zytokinen und der Expression der Common- γ-Ketten Rezeptoren auf die humane T-Zellantwort

Titel:	Der Einfluss von Common-γ-Ketten Zytokinen und der Expression der Common- γ-Ketten Rezeptoren auf die humane T-Zellantwort
Weiterer Titel:	The Influence of Common Gamma Chain Cytokines and the Expression of Common Gamma Chain Receptors on the Human T-Cell Response
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=68971
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20250314-110435-9
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Kim, Ju-Young [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 6,10 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 10.03.2025 / geändert 11.03.2025
Beitragende:	Prof. Dr. Jacobsen, Marc [Gutachter] Prof. Dr. Lang, Philipp [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Zytokine der common-γ (γc) Rezeptorfamilie sind essenziell für die Differenzierung von T-Zellen und spielen eine zentrale Rolle bei der Pathogenese von Autoimmunerkrankungen. Die Verfügbarkeit des γc-Rezeptors (CD132) für assoziierte Rezeptorketten beeinflusst maßgeblich die Funktionen von T-Zellen Angeregt durch die Beobachtung einer erhöhten γc-Expression auf CD4+ T-Zellen bei Patienten mit Typ-1-Diabetes (T1D) durch Seyfarth et al. (1), untersuchte diese Studie die Auswirkungen unterschiedlicher γc-Expressionen in aktivierten naiven T-Zellen. Der Fokus lag dabei auf den Common-γ-Zytokinrezeptoren für IL-7 und IL-2, die eine wesentliche Rolle in der Autoimmunantwort von T-Zellen spielen. Um die Auswirkungen der γc-Expression auf die T-Zellfunktion zu untersuchen, wurde die γc-Expression in menschlichen primären naïven T-Zellen mittels lentiviraler Transduktion mit small hairpin (sh)RNAs und γc-cDNA moduliert. Drei shRNA-Varianten mit unterschiedlicher Hemmungskraft (sh468,sh590 &sh653) und eine cDNA-Variante wurden identifiziert und verwendet. Die γc-cDNA führte zu einer Erhöhung der γc-Expression um etwa 30%. Sh468 zeigte den stärksten Effekt auf die γc-Expression mit einer mittleren Hemmung von 83%. Sh590 hemmte die γc-Expression um etwa 73%, während sh653 die geringste Hemmung der γc-Expression mit 52% aufwies. Aufgrund der erheblichen negativen Auswirkungen auf die T-Zell-Überlebensfähigkeit in vitro wurden Zellen mit sh468-induzierter niedriger γc-Expression nicht für weitere Untersuchungen herangezogen Um die unterschiedlichen γc-Expressionsniveaus widerzuspiegeln, erhielten die mit cDNA transduzierten T-Zellen die Bezeichnung "γc-high", die mit sh653 transduzierten T-Zellen die Bezeichnung "γc-medium-low" und die mit sh590 transduzierten T-Zellen die Bezeichnung "γc-low". Anschließend wurden die T-Zellen mit unterschiedlicher γc-Expression hinsichtlich ihrer Effekte auf den Phänotyp und deren Funktion nach Aktivierung analysiert. Zunächst wurde die Expression der γc-, IL-2Rα- und IL-7Rα-Kette in aktivierten nicht modulierten T-Zellen untersucht. Die γc- und IL2Rα-Ketten zeigten in den ersten Tagen einen starken Anstieg der Expression, der danach schnell wieder abnahm. Für IL7Rα wurde ein schneller Abfall der Expression bis Tag 1 festgestellt, gefolgt von einer stetigen erneuten Expression. Eine Restimulation am Tag 3 führte zu einer vorübergehenden Verringerung der IL7Rα-Expression, die sich jedoch danach erholte. Die Modulation der T-Zellen zeigt, dass eine hohe γc-Expression (γc-high) eine signifikant erhöhte Expression der IL-2Rα Kette sowie eine erhöhte Re-Expression der IL-7Rα Kette nach der Aktivierung induziert. Die Hemmung der γc-Expression führte zu einer unterschiedlichen Beeinflussung des T-Zell-Phänotyps: γc-low T-Zellen wiesen eine signifikant geringere Expression von IL-2Rα und IL-7Rα sowie eine beeinträchtigte Proliferation auf. Im Gegensatz dazu zeigten γc-medium low T-Zellen keine signifikant veränderte Expression von IL-2Rα und IL-7Rα, wiesen jedoch ebenfalls eine beeinträchtigte Proliferation auf. Darüber hinaus sezernierten γc-high T-Zellen signifikant höhere Konzentrationen von Effektor-Zytokinen wie IFN-γ und IL-6 und zeigten eine erhöhte Phosphorylierung des Signaltransduktors und Aktivators der Transkription 5 (STAT5) sowie eine vermehrte Phosphorylierung von pSTAT1 und pSTAT3 nach der Aktivierung zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Schließlich wurde eine schnellere Transition hin zu einem CD45RO-positiven Effektor-/Gedächtnis-Phänotyp, bei CD4+ γc-high T-Zellen beobachtet. Die Studie zeigt, dass eine verstärkte γc-Expression die Expression von IL-2Rα und IL-7Rα auf aktivierten naiven T-Zellen deutlich erhöht und signifikante Auswirkungen auf die T-Zell-Differenzierung und die Produktion von Effektor-Zytokinen hat. Darüber hinaus kommt es zu Veränderungen in den Zytokinsignalkaskaden. Dies unterstreicht die Bedeutung der Regulation der γc-Expression für die T-Zell-Funktion und γc-vermittelte Signalwege bei Autoimmunerkrankungen, wie Typ-1-Diabetes (T1D). Frühere Studien hatten bereits eine erhöhte γc-Expression und ein verändertes γc/IL-2Rα-Verhältnis in T-Zellen von T1D-Patienten gezeigt. Die vorliegende Studie bestätigt diese Befunde und deutet darauf hin, dass eine Dysregulation von γc diese Veränderungen verursacht. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um die Auswirkungen auf regulatorische T-Zellen zu verstehen. Common gamma chain (γc) receptor cytokines are essential for T cell differentiation and play a central role in the pathogenesis of autoimmune diseases. The availability of the γc receptor (CD132) for associated receptor chains significantly influences the functions of T cells. Motivated by the observation of increased γc expression on CD4+ T cells in patients with type 1 diabetes (T1D) by Seyfarth et al. (1), this study investigated the effects of different γc expressions in activated naive T cells. The focus was on the common γc cytokine receptors for the cytokines IL-7 and IL-2, which play an important role in the autoimmune response of T cells. To investigate the effects of γc expression on T cell function, γc expression in human primary naive T cells was modulated using lentiviral transduction with small hairpin (sh)RNAs and γc-cDNA. Three shRNA variants with different inhibitory effects (sh468, sh590 & sh653) and one cDNA variant were identified and used. The γc-cDNA resulted in an approximately 30% increase in γc expression. Sh468 showed the strongest effect on γc expression with an average inhibition of 83%. Sh590 inhibited γc expression by about 73%, while sh653 showed the least inhibition of γc expression at 52%. Due to the significant negative effects on T cell survival in vitro, cells with sh468-induced low γc expression were not used for further studies. To reflect the different γc expression levels, the T cells transduced with cDNA were designated "γc-high", those transduced with sh653 were designated "γc-medium-low", and those transduced with sh590 were designated "γc-low". The T cells with different γc expressions were then analyzed for their effects on phenotype and function after activation. First, the expression of the γc, IL-2Rα, and IL-7Rα chains was examined in activated non-modulated T cells. The γc and IL2Rα chains showed a strong increase in expression in the first few days, which then declined rapidly. For IL7Rα, a rapid decrease in expression was observed until day 1, followed by a steady re-expression. Restimulation on day 3 led to a temporary decrease in IL7Rα expression, which however recovered thereafter. Modulation of the T cells showed that high γc expression (γc-high) induces significantly increased expression of the IL-2Rα chain as well as increased re-expression of the IL-7Rα chain after activation. Inhibition of γc expression led to a differential effect on T cell phenotype: γc-low T cells showed significantly lower expression of IL-2Rα and IL-7Rα as well as impaired proliferation. In contrast, γc-medium-low T cells did not show significantly altered expression of IL-2Rα and IL-7Rα, but also showed impaired proliferation. In addition, γc-high T cells secreted significantly higher concentrations of effector cytokines such as IFN-γ and IL-6 and showed increased phosphorylation of signal transducer and activator of transcription 5 (STAT5) as well as increased phosphorylation of pSTAT1 and pSTAT3 after activation at different time points. Finally, a faster transition to a CD45RO-positive effector/memory phenotype was observed in CD4+ γc-high T cells. The study shows that enhanced γc expression significantly increases the expression of IL-2Rα and IL-7Rα on activated naive T cells and has significant effects on T cell differentiation and effector cytokine production. In addition, changes in cytokine signaling cascades occur. This underlines the importance of regulation of γc expression for T cell function and γc-mediated signaling pathways in autoimmune diseases such as type 1 diabetes (T1D). Previous studies have already shown increased γc expression and an altered γc/IL-2Rα ratio in T cells from T1D patients. The present study confirms these findings and suggests that dysregulation of γc causes these changes. Further studies are needed to understand the effects on regulatory T cells.
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Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	14.03.2025
Dateien geändert am:	14.03.2025
Promotionsantrag am:	03.09.2024
Datum der Promotion:	10.03.2025