Das Chemokin SDF-1 spielt eine wichtige Rolle bei der Hämatopoese, bei Immunreaktionen sowie bei der Entwicklung des Herzens, der Extremitätenmuskulatur und des zentralen und peripheren Nervensystems. Lange Zeit galt CXCR4 als der einzige Chemokinrezeptor für SDF-1, bis vor wenigen Jahren CXCR7 als ein alternativer Rezeptor für SDF-1 identifiziert wurde. Da alle Zelltypen des zentralen Nervensystems (ZNS) sensitiv für SDF-1 sind, sollte in dieser Arbeit die Funktion der beiden Rezeptoren in primärer Mikroglia und primären Astrozyten untersucht werden. Bisher konnte CXCR7 nur als Scavenger-Rezeptor für SDF-1 oder als atypischer Chemokinrezeptor nachgewiesen werden. Die Untersuchungen ergaben einen mitogenen und chemotaktischen Effekt von SDF-1 auf primäre Mikroglia, wobei sowohl CXCR4 als auch CXCR7 für das SDF-1-Signalverhalten essentiell sind. Nach Aktivierung von Mikroglia in vitro und in vivo wurden beide Rezeptoren verstärkt expremiert. In primären Astrozyten ergab sich ein ligandenabhängiges Signalverhalten von CXCR7. So führte die Bindung von SDF-1 an CXCR7 zu einer Aktivierung von G-Proteinen, während die Kopplung von interferon-inducible T cell alpha chemoattractant (I-TAC), als zweiten Liganden von CXCR7, eine Signalweiterleitung über ß-Arrestin2 zur Folge hatte. Zudem konnte die G-Protein-gekoppelte Rezeptorkinase (Grk)2 als ein positiver Regulator des SDF-1-CXCR7-Signalverhaltens in Astrozyten identifiziert werden.

Das Chemokin SDF-1 spielt eine wichtige Rolle bei der Hämatopoese, bei Immunreaktionen sowie bei der Entwicklung des Herzens, der Extremitätenmuskulatur und des zentralen und peripheren Nervensystems. Lange Zeit galt CXCR4 als der einzige Chemokinrezeptor für SDF-1, bis vor wenigen Jahren CXCR7 als ein alternativer Rezeptor für SDF-1 identifiziert wurde. Da alle Zelltypen des zentralen Nervensystems (ZNS) sensitiv für SDF-1 sind, sollte in dieser Arbeit die Funktion der beiden Rezeptoren in primärer Mikroglia und primären Astrozyten untersucht werden. Bisher konnte CXCR7 nur als Scavenger-Rezeptor für SDF-1 oder als atypischer Chemokinrezeptor nachgewiesen werden. Die Untersuchungen ergaben einen mitogenen und chemotaktischen Effekt von SDF-1 auf primäre Mikroglia, wobei sowohl CXCR4 als auch CXCR7 für das SDF-1-Signalverhalten essentiell sind. Nach Aktivierung von Mikroglia in vitro und in vivo wurden beide Rezeptoren verstärkt expremiert. In primären Astrozyten ergab sich ein ligandenabhängiges Signalverhalten von CXCR7. So führte die Bindung von SDF-1 an CXCR7 zu einer Aktivierung von G-Proteinen, während die Kopplung von interferon-inducible T cell alpha chemoattractant (I-TAC), als zweiten Liganden von CXCR7, eine Signalweiterleitung über ß-Arrestin2 zur Folge hatte. Zudem konnte die G-Protein-gekoppelte Rezeptorkinase (Grk)2 als ein positiver Regulator des SDF-1-CXCR7-Signalverhaltens in Astrozyten identifiziert werden.

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.

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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.