Les chimiokines et leurs récepteurs respectifs jouent un rôle important dans l’immunité innée et adaptative. Les récepteurs de chimiokines identifient des cellules T CD4+ avec potentiel de migration dans des tissus spécifiques et à fonctionnalité distincte du point de vue de la spécificité antigénique et de la production de cytokines. L’identité de la population des cellules T CD4+ susceptibles versus résistantes à l’infection par le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) reste mal définie. Le recrutement dans les muqueuses intestinales d’un excès de cellules T effectrices (CD8+) comparé aux cellules cibles (CD4+) représente un bon pronostic de l’infection par le virus de l’immunodéficience simienne (VIS), tandis que la déplétion des cellules Th17 dans les tissus lymphoïdes associés au tractus gastro-intestinal (GALT) est un marqueur de la progression de l’infection à VIH. L’effet régulateur des chimiokines sur l’activation de la réplication virale dans différentes sous-populations cellulaires T CD4+ reste peu étudié. Ce projet de maîtrise est divisé en 3 parties: (1) l’identification des récepteurs de chimiokines CCR4, CXCR3 et CCR6 comme marqueurs de surfaces des sous populations T CD4+ avec susceptibilité distincte à l’infection par le VIH; (2) la caractérisation phénotypique et fonctionnelle des cellules T CD4+ et T CD8+ spécifiques au VIH de sujets à progression lente vers le stade sida (LTNP); et (3) les effets des chimiokines ligands de CCR4, CXCR3 et CCR6 sur l’activation cellulaire et la réplication virale in vitro. Nos résultats démontrent que les cellules T CD4+ CCR4+CCR6+ (profile cytokinique Th17) et CXCR3+CCR6+ (profile cytokinique Th1/Th17) sont hautement permissives à l’infection par le VIH. Nous proposons également de nouveaux corrélats de protection immunitaire contre le VIH chez les sujets LTNP: (i) le potentiel de co-localisation dans les muqueuses intestinales des cellules T CD4+ et CD8+ spécifiques au VIH via l’intégrine β7, (ii) le ratio élevé entre les cellules T effectrices (CD8+) versus les cellules cibles (CD4+) spécifiques au VIH, (iii) le profil cytokinique Th17 et (iv) la capacité des cellules T CD4+ et CD8+ spécifiques au VIH à produire des ligands de CCR5 bloquant l’entrée virale. Finalement, nos résultats sur l’effet co-stimulateur des chimiokines sur les cellules T et leurs effets opposés sur la réplication virale démontrent l’implication du réseau des chimiokines dans la régulation de la pathogenèse de l’infection à VIH. / The chemokines and their counter receptors play an important role in regulating innate and adaptive immunity. The chemokine receptors serve as markers for distinct CD4+ T cell subsets with specific tissue homing potential, antigenic specificity, and polarization profile. There is limited knowledge on the identity of primary CD4+ T cell subsets selectively targeted by human immunodeficiency virus (HIV) infection. The recruitment in the intestinal mucosa of excess effector (CD8+ T) versus target (CD4+ T) cells predicts a good outcome for the simian immunodeficiency virus (SIV) infection, while the depletion of Th17 cells in the gut-associated lymphoid tissues (GALT) represents a marker for HIV disease progression. The regulatory role of chemokines on cellular activation and on HIV replication in different CD4+ T cell subsets remains poorly investigated. This M.Sc. project is dived in 3 parts: (1) the identification of chemokine receptors CCR4, CXCR3 and CCR6 as surface markers of CD4+ T cell subsets, with susceptibility to HIV replication (2); the phenotypic and functional characterization of HIV-specific CD4+ and CD8+ T cells in HIV-infected long-term-non progressor (LTNP) individuals and (3) the effect of chemokine ligands of CCR4, CXCR3 and CCR6 on cellular activation and viral replication in vitro. Our results reveal that CD4+ CCR4+CCR6+ T (Th17 cytokine profile) and CD4+ CXCR3+CCR6+ (Th1/Th17 cytokine profile) T cells are highly permissive to HIV replication. Also, our results suggest new correlates of immune protection against HIV in LTNP subjects: (i) the co-localization potential of HIV-specific CD4+ and CD8+ T cells in the intestinal mucosa via the integrin β7, (ii) the high ratio between effector (CD8+) versus target (CD4+) T cells, (iii) the Th17 cytokine profile and (iv) the ability of HIV-specific CD4+ and CD8+ T cells to produce CCR5 ligands blocking viral entry. Finally, our results on the co-stimulatory effect of chemokines on T cell activation and their opposite impact on HIV replication in CD4+ T cells demonstrate the role played by the chemokine network during HIV pathogenesis.

Die kontinuierliche Rezirkulation von Immunzellen durch periphere und sekundäre lymphatische Organe (SLOs) ist Bestandteil der Immunüberwachung und wichtig für die Aufrechterhaltung und Funktionsbereitschaft des Immunsystems. Der homöostatische Chemokinrezeptor CCR7 vermittelt dabei nicht nur die Rezirkulation von Lymphozyten durch SLOs, sondern scheint auch an der homöostatischen Rezirkulation von Lymphozyten durch nicht-lymphoide periphere Gewebe beteiligt zu sein. Im Rahmen dieser Arbeit wurde mithilfe von CCR7-defizienten Mäusen die funktionale Bedeutung von CCR7 für die homöostatische Rezirkulation von Lymphozyten durch das Peritoneum untersucht und nachgewiesen, dass CCR7 der dominante Chemokinrezeptor ist, der unter physiologischen Bedingungen die Transitzeit von Lymphozyten durch das Peritoneum festlegt. Die gestörte Rezirkulation von Lymphozyten begünstigte außerdem die Entstehung von tertiären lymphoiden Organen (TLOs) in der Magenschleimhaut von CCR7-defizienten Mäusen. Untersuchungen zur zellulären und molekularen Grundlage dieser und weiterer pathomorphologischer Veränderungen in der Magenschleimhaut von CCR7-defizienten Mäusen verdeutlichten die Funktion von CCR7 für die Etablierung von zentraler und peripherer Toleranz gegenüber gastrischen Antigenen. Fehlt CCR7, dann entwickelten Mäuse eine spontane Autoimmungastritis, welche durch gastritogene CD4+ T-Zellen verursacht wurde, deren Aktivierung auch unabhängig von Lymphknoten und TLOs erfolgte. Die Entstehung von TLOs wird auch bei einer durch Helicobacter pylori ausgelösten chronischen Gastritis beobachtet. Die Expression des homöostatischen Chemokinrezeptors CXCR5 und seines Liganden CXCL13 ist mit der Entwicklung dieser TLOs korreliert worden. Unter Verwendung eines Mausmodells für H. pylori-induzierte chronische Gastritis konnte gezeigt werden, dass CXCR5 die Ausbildung von TLOs vermittelt und eine Rolle für die Induktion von H. pylori-spezifischen T-Zell- sowie humoralen Immunantworten spielt. / Homeostatic recirculation of immune cells through peripheral and secondary lympoid organs (SLOs) is required for immune surveillance and the maintenance and functionality of the immune system. The homeostatic chemokine receptor CCR7 controls not only lymphoid cell trafficking to and within SLOs, but also seems to be involved in the homeostatic recirculation of lymphocytes through non-lymphoid peripheral tissues. Within the scope of this work we investigated the functional relevance of CCR7 for the homeostatic recirculation of lymphocytes through the peritoneal cavity and could show, that CCR7 is the dominant chemokine receptor which defines the transit time of lymphocytes in the peritoneal cavity under physiological conditions. Impaired recirculation of lymphocytes also promoted the development of tertiary lymphoid organs (TLOs) in the gastric mucosa of CCR7-deficient mice. Analysis of the cellular and molecular mechanisms underlying these and other pathomorphological alterations in the gastric mucosa of CCR7-deficient mice provided further evidence regarding the function of CCR7 for the establishment of central and peripheral tolerance towards gastric antigens. Mice that lack CCR7 spontaneously developed autoimmune gastritis, which was caused by gastritogenic CD4+ T-cells. Such autoreactive T cell responses were also initiated in the absence of lymph nodes and TLOs in CCR7/LT-alpha double-deficient mice. Development of TLOs is also observed during chronic gastritis induced by Helicobacter pylori. The expression of the homeostatic chemokine receptor CXCR5 and its ligand CXCL13 has been correlated with the development of these TLOs. Using a mouse model for H. pylori-induced chronic gastritis, we could show that CXCR5 is responsible for the development of TLOs and also plays a role for the induction of H. pylori-specific T and B cell responses.

No description available.

Abstract Lymphomas are a group of more than 70 different malignancies arising from lymphoid tissues and diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL) is the most common subtype of lymphoma. More than 70% of DLBCL patients can be cured with modern therapy, but some patients still die of the disease. The recognition of patients with adverse prognosis, justifying deviation from standard treatment and risking severe side effects, is problematic. The aim of this study was to identify potential biological factors for the prediction of poor treatment response and central nervous system (CNS) relapse in DLBCL patients. The study included 263 lymphoma patients. 205 patients had a DLBCL, and 37 of these represented primary CNS lymphoma (PCNSL). Immunohistochemistry was used to determine the expression of oxidative stress markers 8-hydroxydeoxyguanosine (8-OHdG) and nitrotyrosine, as well as antioxidant enzymes manganese superoxide dismutase (MnSOD), thioredoxin (Trx) and gamma cysteine ligase (GCL) from samples representing reactive lymphoid tissue and B-cell derived lymphomas. From DLBCL samples staining was also conducted for cell cycle regulating proteins p16, p53, p21 and p27 and chemokine receptors CXCR4, CXCR5 and CCR7. Immunoelectron microscopy (IEM) for CXCR4 and CXCR5, and their ligands CXCL12 and CXCL13 was performed on additional samples from reactive lymphoid tissue, nodal DLBCL, secondary CNS lymphoma and PCNSL. Factors associated with adverse prognosis included expression of nitrotyrosine, Trx and GCL. A prognostic score reflecting the degree of cell cycle dysregulation within each patient’s tumour identified 3 distinct prognostic groups among DLBCL patients. High cytoplasmic CXCR5 expression was associated with CNS involvement, whereas nuclear CXCR4 expression correlated with nodal disease. These results demonstrate the considerable biological heterogeneity seen within DLBCL, but further research is needed to confirm them. High antioxidant activity and the accumulation of damage to cell cycle regulating pathways separated patient groups with a poor prognosis that might benefit from new types of treatment. Chemokine receptor expression seems to play a role in the CNS tropism of DLBCL, and, if confirmed, could in the future contribute to more effective targeting of CNS prophylactic therapies. / Tiivistelmä Lymfoomat ovat yli 70 erilaisen maligniteetin muodostama ryhmä imukudoksen syöpiä, ja diffuusi suurisoluinen B-solulymfooma (engl. DLBCL) on yleisin lymfoomatyyppi. Yli 70 prosenttia DLBCL-potilaista pystytään parantamaan nykyaikaisilla hoidoilla, mutta osa potilaista kuolee edelleen tautiin. Nämä potilaat tarvitsisivat tehokkaampia hoitoja vakavien haittavaikutusten riskistä huolimatta, mutta huonon ennusteen potilaiden tunnistaminen etukäteen on vaikeaa. Tutkimuksen tavoitteena oli löytää biologisia tekijöitä DLBCL-potilaiden hoitovasteen ja taudin keskushermostossa (engl. CNS) uusiutumisen ennustamiseen. Aineisto sisältää 263 lymfoomapotilasta. 205 potilaalla on DLBCL, ja 37:llä näistä primaari aivolymfooma (PCNSL). Immunohistokemiallisilla värjäyksillä määritettiin oksidatiivisen stressin markkereiden 8-hydroksideoksiguanosiinin (8-OHdG) ja nitrotyrosiinin, sekä antioksidanttientsyymien mangaanisuperoksidi-dismutaasin (MnSOD), tioredoksiinin (Trx) ja gammakysteiiniligaasin (GCL) ilmentyminen reaktiivista imukudosta sekä B-soluperäisiä lymfoomia edustavissa näytteissä. DLBCL-näytteistä määritettiin lisäksi solusykliä säätelevien proteiinien p16, p53, p21 ja p27 sekä kemokiinireseptorien CXCR4, CXCR5 ja CCR7 ilmentyminen. Lisäksi reaktiivista imukudosta, imusolmuke-DLBCL:aa, sekundaarista CNS-lymfoomaa ja PCNSL:aa edustavista näytteistä määritettiin immunoelektronimikroskooppisesti reseptorien CXCR4 ja CXCR5 sekä ligandien CXCL12 ja CXCL13 ilmentyminen. Tulosten mukaan voimakas nitrotyrosiini-, Trx- ja GCL-positiivisuus ovat yhteydessä huonoon ennusteeseen. Solusyklin säätelyhäiriön vaikeusastetta kuvaava ennusteellinen pisteytys jaotteli DLBCL-potilaat kolmeen ennusteelliseen ryhmään. Runsas sytoplasminen CXCR5-positiivisuus oli yhteydessä CNS-tautiin, kun taas tumapositiivisuus CXCR4:lle korreloi imusolmuketautiin. Tutkimustulokset kuvaavat DLBCL:n merkittävää biologista heterogeenisyyttä, mutta tulosten varmistamiseksi tarvitaan lisää tutkimuksia. Korkea antioksidanttiaktiivisuus ja solusyklin säätelyhäiriöiden kasautuminen erottivat huonoennusteisia potilasryhmiä, jotka voisivat hyötyä uudenlaisista hoidoista. Kemokiinireseptorien ilmentyminen vaikuttaisi olevan yhteydessä DLBCL:n CNS-hakuisuuteen, ja tulosten varmistuessa ekspressioprofiilien analysointia voitaisiin tulevaisuudessa hyödyntää ennaltaehkäisevien hoitojen tehokkaammassa kohdentamisessa.

Abstract Lymphomas are a heterogeneous group of malignancies that arise from lymphatic tissues. Diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL) is the most common lymphoma sub-type. It is an aggressive malignancy with an increasing incidence. The prognosis of DLBCL has improved significantly, but problems also remain. The clinical significance of central nervous system (CNS) relapses has become increasingly important. As secondary CNSL (sCNSL) and primary CNS lymphoma (PCNSL) are known to have poor prognoses; the prevention of sCNSL is of crucial importance. Peripheral T-cell lymphomas (PTCL) are rare neoplasms and include several lymphoma subtypes that possess complex and also overlapping morphological and immunophenotypic characteristics. The identification of different entities has improved, but the biological knowledge remains scarce when compared to DLBCL. The optimal treatment schemas for PTCLs are still lacking and they have long been treated with the same therapies as B-cell lymphomas, mainly with suboptimal treatment results. The aim of this study was to identify poor prognostic markers in DLBCL and PTCLs and potential biological markers for the prediction of DLBCL CNS relapse. The study material included patients with systemic DLBCL without CNS affision (sDLBCL), sCNSL, PCNSL and PTCLs. The expression of epithelial-mesenchymal transition (EMT) transcription factors (TFs), chemokines and their receptors and adhesion-, migration- and inflammatory responses-associated molecules were studied by means of immunohistochemistry. IEM was used to verify the specific subcellular location of the studied molecules. GEP was performed on 12 PTCL samples in order to compare the poor prognosis group with the good prognosis group and on one sDLBCL and one sCNSL sample from the time of primary diagnosis. The EMT TFs were found to be expressed in both DLBCL and PTCLs, where they ultimately proved to have prognostic relevance as well. In PTCLs, these TFs were able to delineate a disease group with a specific gene-expression profile. CXCR4, CXCR5, ITGA10, PTEN and CD44 were found to be differently expressed between DLBCL cases with CNS affision when compared to those without CNS disease. These molecules seem to play a role in the development of CNS relapse and hopefully, if further verified, will lead towards the identification of biological markers for CNS relapse prediction. / Tiivistelmä Lymfoomat ovat heterogeeninen ryhmä imukudossyöpiä, joista diffuusi suurisoluinen B-solulymfooma (DLBCL) on yleisin alatyyppi. Se on aggressiivinen maligniteetti, jonka insidenssi on noussut viime vuosina. DLBCL potilaiden ennuste on parantunut merkittävästi, mutta yhä osa potilaista menehtyy tautiinsa. DLBCL:n keskushermostorelapsin kliininen merkitys on tänä päivänä aiempaa suurempi. Sekundaarisen keskushermostolymfooman (sCNSL) ja primaarin aivolymfooman (PCNSL) ennusteet ovat nykyhoidoilla huonoja, joten keskushermostorelapsin ennaltaehkäiseminen on tärkeää. Perifeeriset T-solulymfoomat (PTCLs) ovat ryhmä harvinaisia neoplasioita, joka sisältää useita eri alatyyppejä, joiden morfologiset ja immunofenotyyppiset ominaisuudet ovat monimuotoisia ja osin päällekkäisiä. Eri entiteettien indentifiointi on parantunut, mutta PTCL:ien biologinen tietämys on yhä DLBCL:aa heikompaa. PTCL:ien optimaalinen hoito ei ole selvillä ja tätä tautiryhmää on pitkään hoidettu samoilla hoidoilla kuin DLBCL:aa, mutta huonommilla hoitotuloksilla. Tutkimuksen tavoitteena oli löytää huonon ennusteen markkereita, joilla myös pystyttäisiin ennustamaan DLBCL:n keskushermostorelapsia. Aineisto koostui DLBCL, sCNSL, PCNSL ja PTCL näytteistä. Immunohistokemiallisilla värjäyksillä tutkittiin epiteliaalis-mesenkymaalisen transition (EMT) transkriptiotekijöitä (TF), kemokiinireseptoreita sekä adheesioon-, migraatioon ja inflammaatioon assosioituja molekyylejä. Immunoelektronimikroskopialla varmennettiin molekyylien lokalisaatio soluissa. Geeniekspressioprofiloinnilla (GEP) verrattiin kahdentoista hyvän ja huonon ennusteen ryhmään kuuluvan PTCL näytteen välisiä geeniekspressioeroja sekä kahden DLBCL potilaan näytteitä, joista toiselle kehittyi keskushermostorelapsi. EMT TF:ien ekspressiota nähtiin DLBCL ja PTCL näytteissä, joissa niillä myös todettiin olevan ennusteellista merkitystä. PTCL:ssa TF:t pystyivät erottelemaan tautiryhmän, jolla oli oma spesifinen geeniekspressioprofiilinsa. CXCR4, CXCR5, ITGA10, PTEN ja CD44 ekspressio oli erilaista systeemisissä DLBCL tapauksissa verrattuna sCNSL tapauksiin. Edellä mainituilla molekyyleillä näyttää olevan oma roolinsa keskushermostotaudin kehittymisessä ja jos nämä tulokset pystytään vahvistamaan tulevissa tutkimuksissa, johtavat ne toivottavasti kohti keskushermostorelapsiriskin tarkempaa tunnistamista.

No description available.

Die Expression homöostatischer Chemokinrezeptoren auf hämatopoetischen Neoplasien wird zunehmend mit tumorpathogenen Funktionen in Zusammenhang gebracht. In der Arbeit wurden Funktionen der Rezeptoren CXCR7 und CCR7 in der Pathogenese lymphatischer Erkrankungen anhand von Mausmodellen charakterisiert. Für CXCR7 konnte in der normalen Differenzierung von T-Zellen eine schwache Expression in murinen Thymozyten, dagegen eine verstärkte, vor allem intrazellulär lokalisierte Expression in peripheren aktivierten T-Zellen identifiziert werden. Eine aberrante Überexpression lag in humanen Zelllinien, aber auch in primären Fällen von T-ALL und klassischen Hodgkin-Lymphomen vor. Die Analyse eines retroviralen Überexpressionsmodells ergab für CXCR7 die Funktion als anti-apoptotischer Kostimulator während der thymischen beta-Selektion. Im Signaltransduktionskomplex mit CXCR4 und dem präTCR vermittelte CXCR7 einen effizienteren DN3-zu-DN4 Übergang. Unreife Thymozyten waren durch eine verstärkte Apoptoseresistenz und Expression von anti-apoptotischen Bcl2-Molekülen charakterisiert. Dies könnte CXCR7 überexprimierende Thymozyten putativ empfänglicher für die Entwicklung von T-ALLs machen. Für CCR7 konnten in der Arbeit bedeutende Funktionen in der organspezifischen Dissemination von B-Zelllymphomen identifiziert werden. Unter Verwendung des Eµ-Myc-Mausmodells wurde gezeigt, dass Eµ-Myc Lymphomzellen CCR7-abhängig in die T-Zellzone von Milz und Lymphknoten einwandern und dort durch reziproke Interaktionen mit gp38+ FRCs und DCs entscheidende Überlebenfaktoren, darunter Ihh, Igf-1 und VCAM-1, erhalten. Die Lymphomzellen vermittelten darüber hinaus eine aktive Veränderung der Stromazellzusammensetzung, welche durch ein expandiertes FRC-Netzwerk, durch die Induktion putativ immunsupprimierender DCs und durch ein inflammatorisches Milieu charakterisiert war. Eine Inhibition der Lymphom-Stroma-Interaktionen könnte daher eine neue Strategie der Lymphomtherapie darstellen. / In recent years the expression of homeostatic chemokine receptors on hematological tumors was increasingly associated with tumor pathogenic functions. Within this thesis, functions of the chemokine receptors CXCR7 und CCR7 in the pathogenesis of lymphoid diseases were characterized using different mouse models. For CXCR7, low expression levels were detected in murine thymocytes during normal T cell development. Enhanced expression was found mainly intracellularly in peripheral activated T cells. An aberrant overexpression was identified in human cell lines and primary cases of T-ALL and classical Hodgkin lymphoma. The analysis of a retroviral overexpression model suggested a function of CXCR7 as an anti-apoptotic costimulator during thymic beta-selection. In a functional complex with CXCR4 and the preTCR CXCR7 mediated a more efficient DN3-to-DN4 transition. CXCR7 expressing thymocytes were characterized by enhanced apoptosis resistance and expression of anti-apoptotic Bcl2-family genes. Thus, CXCR7 could putatively make immature thymocytes more susceptible to develop T-ALL. In addition, new insights into the function of CCR7 in the context B cell lymphoma dissemination were gained within this thesis. Applying the Eµ-Myc mouse model, CCR7 was shown to mediate the specific homing of Eµ-Myc lymphoma cells into the T cell zone of spleen and lymph nodes. Here, lymphoma cells received pivotal survival signals following reciprocal interactions with gp38+ FRCs and DCs, amongst them Ihh, Igf-1 and VCAM-1. Moreover, the lymphoma cells induced a survival promoting active remodelling of the T cell zone stroma, which was characterized by the expansion of the FRC network, by the induction of putatively immune suppressive DCs and by the induction of a pro-inflammatory milieu. Therefore, an inhibition of lymphoma-stroma interactions could provide a new strategy in lymphoma therapy.