Plasmacytoid dendritic cells (pDC) constitute a very rare blood cell population and play a significant role in immune response and immune-mediated disorders. Investigations on primary pDCs are hindered not only due to their rarity but also because they represent a heterogeneous cell population which is difficult to culture ex vivo. We generated a conditionally immortalized pDC line (Dox-pDC) from mice with Doxycycline-inducible SV40 Large T Antigen with a comparable immune profile to primary pDCs. The Dox-pDC secrete pro- and anti-inflammatory cytokines upon Toll-like receptor 9 stimulation and upregulate their MHCI, MHCII and costimulatory molecules. Further, the Dox-pDC activate and polarize naïve T cells in vivo and in vitro in response to the model antigen Ovalbumin. Due to their long-term culture stability and their robust proliferation Dox-pDC represent a reliable alternative to primary mouse pDC.

Plasmacytoid dendritic cells (pDC) constitute a very rare blood cell population and play a significant role in immune response and immune-mediated disorders. Investigations on primary pDCs are hindered not only due to their rarity but also because they represent a heterogeneous cell population which is difficult to culture ex vivo. We generated a conditionally immortalized pDC line (Dox-pDC) from mice with Doxycycline-inducible SV40 Large T Antigen with a comparable immune profile to primary pDCs. The Dox-pDC secrete pro- and anti-inflammatory cytokines upon Toll-like receptor 9 stimulation and upregulate their MHCI, MHCII and costimulatory molecules. Further, the Dox-pDC activate and polarize naïve T cells in vivo and in vitro in response to the model antigen Ovalbumin. Due to their long-term culture stability and their robust proliferation Dox-pDC represent a reliable alternative to primary mouse pDC.

Bis heute sind die beiden Ratten-Cytomegalovirus (RCMV)-Isolate RCMV-England (RCMV-E) und RCMV-Berlin (RCMV-B) die einzig bekannten Viren, die ein Homolog von XCL1 kodieren, einem g-Chemokin, das vom Virus kopiert wurde um das Chemokin-Netzwerk des Wirts zu beeinträchtigen. Wie das Wirtshomolog lockt vXCL1 ausschließlich dendritische Zellen (DC) an, die den XC-Chemokinrezeptor 1 (XCR1) exprimieren. In dieser Arbeit wurde untersucht, inwieweit RCMV die XCL1-XCR1-Achse nutzt, um DC zu infizieren und sich im Wirt auszubreiten. In der Ratte konnten zwei DC-Hauptpopulationen identifiziert werden, XCR1+ CD4- und XCR1- CD4+ DC. Es konnte gezeigt werden, dass Überstände von RCMV-infizierten embryonalen Rattenfibroblasten ausschließlich die XCR1+ CD4- Population anlocken. Darüber hinaus konnte nachgewiesen werden, dass RCMV DC infiziert. Durch die Anreicherung wurden DC aktiviert. Während der Infektion inhibierte RCMV die Hochregulation von Reifungsmarkern, einschließlich CD40, CD86 und CCR7. Unabhängig von vXCL1 scheint RCMV die DC-Funktionalität durch das Herunterregulieren von Reifungsgenen zu lähmen. Um die Rolle von XCR1 und die Funktion von vXCL1 in vivo zu analysieren, wurden Xcr1+/+ und Xcr1-/- Ratten mit RCMV-B wt und RCMV-B D-vxcl1 infiziert. Während das XCR1- Expressionsniveau einen Einfluss auf die Geschwindigkeit der RCMV-Verbreitung in den Speicheldrüsen hatte, führte das Fehlen von vXCL1 zu einer starken Abnahme der Virusausbreitung. Die DC-Migration in die Speicheldrüsen war sowohl von vXCL1 als auch von XCR1 abhängig und war reduziert, wenn vXCL1 und XCR1 nicht vorhanden waren. Während der Infektion wurden CD8+ T-Zellen in die Speicheldrüsen rekrutiert. Diese Migration blieb jedoch aus, wenn Xcr1+/+ Ratten mit RCMV-B D-vxcl1 infiziert wurden. Zusammenfassend besitzt RCMV die Fähigkeit DC unabhängig von der vXCL1-Expression zu infizieren. RCMV verwendet vXCL1, um XCR1+ DC anzulocken, was entscheidend für die Virusausbreitung in die Speicheldrüsen zu sein scheint. / To date, the two Rat Cytomegalovirus (RCMV) isolates RCMV-England (RCMV-E) and RCMV-Berlin (RCMV-B) are the only known viruses that encode a homolog of XCL1, a gamma- chemokine adopted by viral piracy to interfere with the host’s chemokine network. Like its host homolog, vXCL1 exclusively attracts dendritic cells (DC) that express the XC chemokine receptor 1 (XCR1). In this work, it was investigated whether RCMV misuses the XCL1-XCR1 axis to infect DC in order to disseminate within the host. Initially, rat DC phenotyping revealed two major DC populations, XCR1+ CD4- DC and XCR1- CD4+. It could be shown that supernatants of RCMV-infected rat embryonic fibroblasts solely attracted the XCR1+ CD4- population. Moreover, RCMV was able to infect and replicate in DC. Due to digestion of the spleen and leukocyte enrichment DC became activated leading to full maturation 24 h after cell isolation. During infection, RCMV inhibited the upregulation of several maturation markers including CD40, CD86 and CCR7 and also led to reduced expression of MHCII, CD4 and XCR1. Regardless of vXCL1, RCMV appears to paralyze DC functionality by downregulating maturation genes. In order to analyze the role of XCR1 and vXCL1 function in vivo, Xcr1+/+ and Xcr1-/- rats were infected with RCMV-B wt and RCMV-B delta-vxcl1. Whereas the XCR1 expression level had an influence on the pace of RCMV-B wt dissemination to the salivary glands, the absence of vXCL1 led to a strong decrease in viral spread. DC migration to the salivary glands was dependent on vXCL1 as well as XCR1 and was markedly reduced when vXCL1 and XCR1 were not present. During infection, CD8+ T cells were recruited to the salivary glands, however, this migration was missing when Xcr1+/+ rats were infected with RCMV-B delta-vxcl1. In conclusion, RCMV has the ability to infect DC regardless of vXCL1 expression. RCMV uses vXCL1 to attract XCR1+ DC which appears to be important for viral dissemination to the salivary glands.

Dendritic cells (DCs) are professional antigen-presenting cells, which display an extraordinary capacity to induce T-cell responses. Recent findings revealed that DCs also play a crucial role in the activation of natural killer (NK) cells representing important effectors in the innate immune defense against viruses and tumors. Here, we summarize various studies investigating the bidirectional crosstalk between human DCs and NK cells. In this context, it has been reported that DCs efficiently enhance CD69 expression, proliferation, interferon (IFN)-γ secretion and cytotoxic activity of NK cells. Cell membrane-associated molecules as well as soluble factors such as interleukin-12, tumor necrosis factor-α and type I IFNs contributed to DC-mediated NK cell activation. Reciprocally, the ability of human NK cells to enhance the immunostimulatory capacity of DCs was shown. Thus, NK cells promoted the maturation of DCs and markedly augmented their capacity to produce proinflammatory cytokines and to stimulate T-cell responses. The NK cell-mediated effects on DCs were dependent on cell membrane-associated molecules such as NKp30 and soluble factors such as tumor necrosis factor-α and IFN-γ. In conclusion, the reciprocal activating interaction between human DCs and NK cells may play a pivotal role in the immune defense against viruses and tumors. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

In den letzten Jahren ergaben sich vermehrt Hinweise, dass dendritische Zellen (DCs) zu einer Stimulation von Natürlichen „Killer“ (NK)-Zellen in der Lage sind, die als zytotoxische Effektorzellen des angeborenen Immunsystems Tumorzellen eliminieren. Aus diesem Grund bestand ein wesentliches Ziel dieser Arbeit in der Analyse der Wechselwirkungen zwischen nativen DCs und NK-Zellen. Dazu wurden slanDCs verwendet, welche die größte DC-Subpopulation des Blutes repräsentieren. Zunächst wurde evaluiert, ob slanDCs eine effiziente Aktivierung von NK-Zellen bewirken. Als ein Ergebnis zeigte sich, dass Lipopolysaccharid (LPS)-stimulierte slanDCs sowohl zu einer verstärkten Expression des Aktivierungsmarkers CD69 auf der Oberfläche von NK-Zellen als auch zur Induktion der NK-Zell-Proliferation führen. Darüber hinaus wurde erstmals die slanDC-abhängige Erhöhung der Expression von aktivierenden Rezeptoren (NKp46, NKp44, NKp30) und Korezeptoren (2B4, DNAM-1) auf NK-Zellen demonstriert, welche essentiell für die NK-Zell-vermittelte Erkennung und Lyse von Tumorzellen sind. In weiteren Untersuchungen induzierten LPS-aktivierte slanDCs eine erhebliche Produktion von Interferon (IFN)-gamma in NK-Zellen, welches proliferationshemmend auf Tumorzellen und aktivierend auf T-Lymphozyten wirkt. Funktionelle Analysen ergaben, dass aktivierte slanDCs das zytotoxische Potential von NK-Zellen gegenüber der Tumorzelllinie K-562 deutlich verstärken. Untersuchungen der zugrunde liegenden Mechanismen zeigten die herausragende Bedeutung von IL-12, das sowohl die Steigerung der IFN-gamma-Sekretion als auch die Zunahme der zytolytischen Aktivität von NK-Zellen induzierte. Darüber hinaus konnte erstmals gezeigt werden, dass LPS-aktivierte slanDCs eine Zytotoxizität von NK-Zellen gegenüber frisch etablierten Blasten von Patienten mit akuter myeloischer Leukämie induzieren. In weiteren Untersuchungen wurde evaluiert, ob NK-Zellen ihrerseits die immunstimulatorischen Eigenschaften von slanDCs beeinflussen. Die Analysen zeigten erstmals, dass unstimulierte NK-Zellen die Expression von MHC-Klasse II-Molekülen, kostimulatorischen Molekülen und Adhäsionsmolekülen auf slanDCs deutlich erhöhen und somit ihre Fähigkeit zur Aktivierung von CD8+ T-Lymphozyten sowie CD4+ T-Helferzellen fördern. NK-Zellen führen ebenfalls zu einer deutlichen Verstärkung der Produktion von IL-12 durch LPS-stimulierte slanDCs. Darüber hinaus zeigte sich, dass NK-Zellen die Sekretion des immunsuppressiven Zytokins IL-10 durch LPS-stimulierte slanDCs reduzieren. In weiteren Analysen wurde demonstriert, dass die Interaktionen mit NK Zellen die Fähigkeit von LPS-aktivierten slanDCs zur Programmierung naiver CD4+ T-Lymphozyten in IFN-gamma-produzierende T-Helfer-1-Zellen deutlich verstärken. Diese Ergebnisse zeigten deutlich, dass stimulierte slanDCs und NK-Zellen in der Lage sind, sich wechselseitig zu aktivieren. NKT-Zellen repräsentieren eine weitere bedeutende Effektorzellpopulation der frühen antitumoralen Immunabwehr, die durch Sekretion von Zytokinen und ein ausgeprägtes zytolytisches Potential zur Elimination von Tumorzellen beiträgt. Deshalb wurden im Rahmen dieser Arbeit erstmals die Wechselwirkungen zwischen slanDCs und NKT-Zellen analysiert. Dabei verstärkten LPS-stimulierte slanDCs die Expression des Aktivierungsmarkers CD69 auf NKT-Zellen. Darüber hinaus induzierten LPS-aktivierte slanDCs eine deutliche IFN-gamma-Produktion in NKT-Zellen, wobei erneut die zentrale Rolle von IL-12 gezeigt wurde. Diese Ergebnisse demonstrierten, dass stimulierte slanDCs zu einer effektiven Aktivierung von NKT Zellen in der Lage sind. In abschließenden Untersuchungen wurde die Wirkung von NKT-Zellen auf slanDCs evaluiert. Dabei verstärkten NKT-Zellen die Maturierung von slanDCs erheblich und führten zu einer signifikanten Steigerung der IL-12-Produktion sowie zu einer Reduktion der IL-10-Freisetzung in Abhängigkeit von IFN-gamma. Die gewonnenen Daten demonstrierten, dass NKT-Zellen und slanDCs zu einer gegenseitigen Aktivierung befähigt sind. Die im Rahmen dieser Dissertation gewonnenen Erkenntnisse zu den Interaktionen von slanDCs und NK- bzw. NKT-Zellen können einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis der Immunabwehr von Tumoren leisten und die Konzeption neuer antitumoraler Therapiestrategien unterstützen.

Dendritische Polymere werden im zunehmenden Maße als nicht-virale Vektoren für virus- oder tumor-assoziierte Antigen-Peptide zur Entwicklung neuer immuntherapeutischer Strategien eingesetzt. Diese beruhen auf der Verwendung von dendritischen Zellen (DCs), welche Schlüsselzellen bei der Induktion und Aufrechterhaltung einer T-Zell-basierten Immunantwort darstellen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Nitrilotriessigsäure-funktionalisierte dendritische Glycopolymere (NTA-DG) für den Transport von Antigen-Peptiden in DCs etabliert. Die Ni(II)-NTA-DGs waren durch definierte Komplexierungs- und Freisetzungseigenschaften charakterisiert. So wurde das Antigen-Peptid bei einem pH-Wert unter 6 vom polymeren Träger freigesetzt. Die gebildeten Polyplexe, zwischen Ni(II)-NTA-DG und dem Antigen-Peptid, bewirkten eine Erhöhung der Antigen-Peptid-Aufnahme in immaturen DCs (iDCs). Dieses war nach der Endozytose im frühen endosomalen und lysosomalen Kompartiment von iDCs lokalisiert. Somit kann das Antigen-Peptid am MHC Klasse II-Molekül im lysosomalen Kompartiment ohne sterische Hinderungen durch die Polymeroberfläche binden. Die Polyplexe bewirkten eine Aktivierung der iDCs durch Aufregulation der kostimulatorischen Moleküle CD86 und CD80 sowie der pro-inflammatorischen Zytokine IL-6 und IL-8. Weiterhin wurde die Migrationsfähigkeit und das pro-inflammatorische Potential der Antigen-Peptid enthaltenen maturen DCs (mDCs) aufrechterhalten. Somit stellen Ni(II)-NTA-DGs ein vielversprechendes polymeres Trägersystem für Antigen-Peptide dar.

Die Implantation eines linksventrikulären Herzunterstützungssystems (LVADs) hat sich in den letzten Jahren als eine vielversprechende Therapieoption für die terminale Herzinsuffizienz etabliert. Obwohl Infektionen nach LVAD-Implantation eine der häufigsten Komplikationen darstellen, sind die Veränderungen immunologischer Parameter vor und nach LVAD-Implantation unzureichend untersucht. Ein Großteil der Patienten mit LVAD-Implantation leidet unter Adipositas und weist damit zusätzliche Risikofaktoren in Bezug auf die Ausbildung von Komplikationen, insbesondere Infektionen auf. Deshalb wurde in der vorliegenden Studie untersucht, welche Veränderungen sich in Bezug auf ausgewählte immunologische Zellparameter in Abhängigkeit vom Body-Mass-Index (BMI) im ersten Jahr nach LVAD-Implantation ergeben. Die Patienten wurden anhand ihres BMI zum Zeitpunkt der LVAD-Implantation einer von drei Gruppen (Gruppe A, Normalgewicht: BMI von 18,5-24,9 kg/m2; n = 17; Gruppe B, Präadipositas: 25,0-29,9 kg/m2; n = 24; Gruppe C, Adipositas: ≥ 30,0 kg/m2; n = 27) zugeordnet. Die Gruppen wurden anhand der Erhebung demografischer Daten, vor Implantation bestehender Komorbiditäten, im postoperativen Verlauf auftretender Komplikationen sowie klinischer Laborparameter verglichen. An vier Messzeitpunkten (vor Implantation, 3 Monate, 6 Monate und 12 Monate nach LVAD-Implantation) wurden Vollblut- und Serumproben entnommen. Diese wurden mittels Durchflusszytometrie auf zelluläre Immunzellpopulationen, wie T- und B-Zellen, regulatorische T-Zellen (Tregs), dendritische Zellen (DCs) sowie Natürliche Killerzellen (NK-Zellen) untersucht. Mittels Multiplex-Analyse wurde das Zytokinprofil analysiert. In der vorliegenden Studie waren die Gruppen in Bezug auf ihre demografischen Daten, vor Implantation bestehender Komorbiditäten und nicht-infektiöser Komplikationen im Verlauf nach LVAD-Implantation vergleichbar. Die Analyse der T-Zellen und ausgewählter T-Zell-Subpopulationen zeigte zum einen eine stärkere Erhöhung der T-Zellen bei präadipösen Patienten, geringere Anteile der CD8+ T-Zellen bei adipösen Patienten ein Jahr nach LVAD-Implantation sowie geringere Anteile von Tregs bei präadipösen Patienten ab sechs Monaten nach LVAD-Implantation. Ein Jahr nach LVAD-Implantation wiesen adipöse Patienten einen höheren Anteil an DCs auf als normalgewichtige und präadipöse Patienten. Eine vertiefende Analyse der Subpopulationen von mDCs und pDCs anhand der BDCA-Oberflächenmoleküle ergab, dass normalgewichtige und präadipöse Patienten im Verlauf des ersten Jahres nach LVAD-Implantation eine Erhöhung der Anteile BDCA1+ und BDCA3+ mDCs aufwiesen. Die Anteile der BDCA4+ pDCs waren bei den präadipösen und adipösen Patienten im Vergleich zu den normalgewichtigen Patienten drei Monate nach LVAD-Implantation reduziert. Es konnten keine Unterschiede der Anteile von NK-Zellen zwischen normalgewichtigen, präadipösen und adipösen Patienten detektiert werden, jedoch zeigte sich bei adipösen LVAD-Patienten im Vergleich zu den Normalgewichtigen zum ersten Messzeitpunkt nach LVAD-Implantation ein erhöhter Anteil der CD56bright NK-Zellen und ein reduzierter Anteil der CD56dim NK-Zellen. Zusammenfassend lässt sich mit dieser Studie ein deutlicher Einfluss des BMI auf immunologische Veränderungen nach LVAD-Implantation nachweisen. Neben den adipösen LVAD-Patienten zeigten auch präadipöse LVAD-Patienten weitreichende Änderungen immunologischer Zellparameter, die NK-Zellen, Tregs, DCs sowie CD4+ und CD8+ T-Zellen betrafen. Die Betrachtung aller nachgewiesenen immunologischen Veränderungen präadipöser und adipöser Patienten deutet auf eine eingeschränkte antivirale und antibakterielle Immunreaktivität und damit auf ein erhöhtes Risikoprofil für Infektionen nach LVAD-Implantation hin.:1. Inhaltsverzeichnis II 2. Abbildungsverzeichnis IV 3. Tabellenverzeichnis VII 4. Abkürzungsverzeichnis IX 5. Einführung 1 5.1 Herzinsuffizienz und linksventrikuläre Herzunterstützungssysteme 1 5.2 Infektionen als Komplikation nach LVAD-Implantation 4 5.3 Immunologische Parameter bei Herzinsuffizienz und nach LVAD-Implantation 6 5.3.1 T-Zellen 6 5.3.2 B-Zellen 8 5.3.3 Dendritische Zellen 9 5.3.4 Natürliche Killerzellen 10 5.3.5 Zytokine 10 5.4 Einfluss einer Adipositas auf das Outcome nach LVAD-Implantation und auf immunologische Parameter 12 6. Aufgabenstellung 14 7. Materialien und Methoden 15 7.1 Studiendesign und Probenentnahme 15 7.2 Probenaufarbeitung 17 7.3 Durchflusszytometrie 17 7.3.1 Messung der Immunzellpopulationen 19 7.3.2 Auswertung der durchflusszytometrischen Daten 22 7.4 Multiplexanalyse 26 7.5 Demografische Datenerhebung 28 7.6 Statistik 28 8 Ergebnisse 29 8.1 Demografische Daten und Komorbiditäten 29 8.2 Medikation im Zeitraum von sechs Wochen vor LVAD-Implantation 31 8.3 Gesundheitlicher Verlauf im Zeitraum von einem Jahr nach LVAD-Implantation 33 8.3.1 Gesundheitlicher Verlauf ohne Betrachtung eines Infektionsgeschehens 33 8.3.2 Infektionsgeschehen im Zeitraum von einem Jahr nach LVAD-Implantation 33 8.4 Flussraten des LVADs im Zeitraum von einem Jahr nach LVAD-Implantation 36 8.5 Vergleich ausgewählter Laborparameter 36 8.5.1 Hämatokrit, Erythrozyten- und Hämoglobinkonzentration 36 8.5.2 Thrombozytenkonzentration 39 8.5.3 Leukozytenkonzentration 40 8.5.4 CRP-Konzentration 40 8.5.5 Quick-Wert und die INR 41 8.6 Durchflusszytometrische Analyse 43 8.6.1 CD3+ T-Zellen 43 8.6.2 CD3+ CD8+ T-Zellen 44 8.6.3 CD3+ CD4+ T-Zellen 46 8.6.4 Regulatorische T-Zellen 49 8.6.5 B-Zellen 50 8.6.6 Zirkulierende DCs 50 8.6.7 Plasmazytoide DCs 51 8.6.8 Myeloide DCs 53 8.6.9 NK-Zellen 55 8.6.10 CD56bright und CD56dim/- NK-Zellen 56 8.7 Analyse der Immunbalance 58 9 Diskussion 60 10 Zusammenfassung der Arbeit 69 11 Literaturverzeichnis 71 12 Anhang 83 13 Selbstständigkeitserklärung 97 15 Danksagung 98

In den letzten Jahren ergaben sich zunehmend deutliche Hinweise, dass das Immunsystem eine wesentliche Rolle bei der Entstehung und dem Fortschreiten von Tumoren sowie beim Ansprechen auf verschiedene Therapieverfahren spielt. Fridman und Kollegen haben den Weg für die Untersuchung der Bedeutung von Immunzellen im klinischen Kontext geebnet, indem sie zeigten, dass eine erhöhte Infiltration von CD3+ und CD8+ T-Lymphozyten im invasiven Randbereich und im Tumorzentrum mit einer verlängerten Überlebenszeit von Patienten mit kolorektalem Karzinom (CRC) verbunden ist. Folglich wurde eine höhere Frequenz intratumoraler CD8+ T-Zellen, die für ihr zytotoxisches Potenzial und ihre Fähigkeit zur direkten Eliminierung von Tumorzellen bekannt sind, bei vielen Tumorarten mit einer besseren Prognose in Verbindung gebracht. Im Gegensatz dazu wurde eine erhöhte intratumorale Dichte von M2-polarisierten Makrophagen, die typischerweise durch einen tumorfördernden Phänotyp gekennzeichnet sind, mit einem schlechteren klinischen Verlauf in Verbindung gebracht. Des Weiteren korrelierte der Grad der Infiltration von tumorassoziierten Immunzellen auch mit dem Ansprechen auf verschiedene Tumortherapien, einschließlich Immun-Checkpoint-Inhibitoren (CPI). So war zum Beispiel eine höhere Frequenz Melanom-infiltrierenden CD8+ T-Zellen vor Therapiebeginn prädiktiv für Patienten, die auf eine CPI-Therapie ansprachen. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die CPI-Behandlung zu einer Erhöhung der intratumoralen Dichte von T-Zellen führt, was positiv mit der Regression des Tumors korreliert. Andere Immunzellen, darunter M1-Makrophagen, B-Zellen und aktivierte CD4+ T-Gedächtniszellen, wurden ebenfalls mit dem Ansprechen auf die Therapie und dem verlängerten Überleben von Melanom- und Urothelkrebspatienten in Verbindung gebracht. Somit sind die Frequenz, der Subtyp und die funktionelle Ausrichtung von Immunzellen eng mit der Tumorentstehung, dem Fortschreiten des Tumors und dem Ansprechen auf die Therapie assoziiert. Dendritische Zellen (DCs), die eine zentrale Rolle bei der Induktion und Regulation der angeborenen und adaptiven Immunität spielen, können die Intensität und Qualität der gegen den Tumor gerichteten T-Zell-Antworten erheblich beeinflussen. Darüber hinaus kann ihr Zusammenspiel mit Natürlichen Killerzellen und B-Zellen die Antitumorimmunität weiter modulieren. Unreife oder ungenügend aktivierte DCs wirken immunsuppressiv und fördern das Tumorwachstum. Trotz ihrer wesentlichen Rolle bei der Initiierung und Gestaltung der tumorgerichteten Immunität sowie ihrer aus therapeutischer Sicht attraktiven funktionellen Plastizität sind verschiedene humane DC-Subpopulationen in humanen Tumorgeweben wenig untersucht worden. Darüber hinaus wurde ihre Modulation durch Tumortherapien, wie beispielsweise die neoadjuvante Radiochemotherapie (nRCT), bisher kaum erforscht. Das Hauptziel dieser Arbeit war es, neue Erkenntnisse über die Tumorimmunarchitektur vom duktalen Adenokarzinom des Pankreas (PDAC) und CRC zu gewinnen, wobei der Schwerpunkt auf T-Zellen und DCs lag. Zunächst wurde der Kenntnisstand über PDAC-infiltrierende CD3+ T-Zellen erweitert, indem verschiedene Oberflächenmoleküle, wie der “inducible T cell costimulator” (ICOS), das “programmed cell death protein 1” (PD-1) und das “lymphocyteactivation gene 3” (LAG-3) evaluiert wurden, die sich als wichtige therapeutische Ziele für diese Tumorentität erweisen könnten. Des Weiteren wurden PDAC-assoziierte T-Zellen im Rahmen einer neoadjuvanten Chemotherapie phänotypisch charakterisiert und das Vorhandensein, die Lokalisierung und die klinischen Assoziationen verschiedener DC-Untergruppen in der Mikroumgebung des PDAC-Tumors untersucht. Ein weiteres Ziel bestand darin, die Häufigkeit, Verteilung und klinische Relevanz plasmazytoider DCs (pDCs) in CRCs sowie deren Modulation durch eine neoadjuvante nRCT zu analysieren. Zur Untersuchung dieser Fragestellungen wurden sowohl klassische immunhistochemische und Immunfluoreszenz-Färbungen als auch Multiplex-Immunfluoreszenz-Färbungen von Formalin-fixierten und Paraffin-eingebetteten Tumorgewebeproben durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass ein erhöhter Anteil an LAG-3+ T-Zellen ein unabhängiger prognostischer Marker für ein kürzeres krankheitsfreies Überleben bei PDAC darstellt, was LAG-3-basierte Therapiestrategien zu attraktiven Optionen für diesen Tumortyp macht. Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass eine neoadjuvante Chemotherapie PDAC-assoziierte T-Zellen in Richtung eines proinflammatorischen Profils verschiebt, das durch mehr Effektor CD4+ T-Helferzellen (ThZellen), weniger regulatorische T-Zellen (Tregs), eine erhöhte Sekretion von Tumornekrosefaktor-alpha und Interleukin (IL)-2 sowie eine verminderte Produktion von IL-4 und IL-10 gekennzeichnet ist. Diese Erkenntnis könnte die Entwicklung kombinatorischer Strategien unterstützen, einschließlich neoadjuvanter Chemotherapie und Immuntherapie, um bei PDACPatienten eine verstärkte Antitumorimmunität zu induzieren. Neben der verbesserten Charakterisierung von PDAC-infiltrierenden T-Zellen ergab sich, dass konventionelle DCs vom Typ 1 und Typ 2 (cDC1s und cDC2s) sowie pDCs wichtige Bestandteile der PDAC-Immunarchitektur sind und dass die räumliche Verteilung dieser DCSubtypen in Bezug auf Tumorgröße und klinisches Überleben von Bedeutung ist. Während eine höhere Häufigkeit von in den Tumorzellverband eindringenden (IET)-cDC1s und -cDC2s mit dem pT1-Stadium im Vergleich zum pT2-Stadium und dem UICC-I-Stadium im Vergleich zum UICC-IIStadium assoziiert war, konnte für die im Tumorstroma (TS) lokalisierten cDC kein solcher Zusammenhang festgestellt werden. Darüber hinaus korrelierte eine höhere Dichte von TScDC1s und -pDCs sowie von IET-cDC2s positiv mit einem besseren krankheitsfreien Überleben. Hervorzuheben ist, dass sich eine höhere Frequenz der TS-infiltrierenden cDC1s und pDCs als unabhängige prognostische Marker für ein besseres klinisches Überleben erwiesen. In weiteren Untersuchungen konnten pDCs auch in allen analysierten Gewebeproben von Kolonkarzinom-Patienten nachgewiesen werden. Dabei waren höhere pDC-Dichten signifikant mit weniger fortgeschrittenen Tumorstadien und einem verbesserten progressionsfreien und Gesamtüberleben assoziiert. Darüber hinaus ergab sich, dass eine erhöhte pDC-Infiltration ein unabhängiger Prädiktor für ein besseres progressionsfreies Überleben bei Kolonkarzinom-Patienten ist. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Kolonkarzinom-infiltrierende pDCs eine antitumorale Wirkung vermitteln. Um diesen Aspekt weiter zu untersuchen, wurden räumliche Analysen durchgeführt und gezeigt, dass Kolonkarzinom-infiltrierende pDCs bevorzugt in der Nähe von CD8+ T-Zellen im Vergleich zu Tregs im TS lokalisiert sind. Weiterhin konnten pDCs erstmals in der T-Zell-Zone von Kolonkarzinom-assoziierten tertiären lymphatischen Strukturen (TLS) nachgewiesen werden, denen eine große Bedeutung bei der Initiierung und Regulierung der adaptiven Antitumorimmunität zugesprochen wird. Interessanterweise wies ein relevanter Anteil der pDCs in unmittelbarer Nähe von Granzym B (GrzB)-exprimierenden CD8+ T-Zellen im TS sowie CD4+ Th-Zellen im TLS einen aktivierten Phänotyp auf, was durch die nukleäre Lokalisation des Interferon-Regulationsfaktors 7 nachgewiesen wurde. Dies ist eine weitere mögliche Erklärung für den positiven Zusammenhang zwischen einer höheren pDC-Dichte und einem besseren klinischen Verlauf. Bei der Untersuchung des Einflusses einer nRCT auf Rektumkarzinom-infiltrierende pDCs zeigte sich, dass diese Therapie einen Einfluss auf deren Häufigkeit und deren Phänotyp hat. So wurde eine signifikant höhere Frequenz von pDCs in nRCT-behandelten gegenüber unbehandelten Tumoren sowie ein erhöhter Anteil an reifen und aktivierten pDCs nach nRCT beobachtet, was den klinischen Nutzen dieser Therapieoption für Rektumkarzinompatienten teilweise erklären könnte. Insgesamt liefert diese Arbeit neue Informationen über die Immunarchitektur sowohl vom PDAC als auch vom CRC. Insbesondere die PDAC-assoziierten LAG-3+ T-Zellen, cDC1s und pDCs erwiesen sich als potenzielle prognostische Marker für das Überleben und sind vielversprechende therapeutische Ziele für diese Tumorentitäten. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass eine höhere Frequenz von Kolonkarzinom-infiltrierenden pDCs positiv und signifikant mit einem verbesserten klinischen Verlauf assoziiert ist und die potentiellen antitumoralen Effekte der pDCs auf ihrer Interaktion mit zytotoxischen GrzB+CD8+ T-Zellen im TS und Effektor CD4+ Th-Zellen im TLS beruhen. Des Weiteren ergaben sich Hinweise, dass eine neoadjuvante Therapie die Häufigkeit und/oder den Phänotyp von PDAC-assoziierten T-Zellen und von Rektumkarzinom-infiltrierenden pDCs erheblich modulieren kann. Insgesamt können diese Erkenntnisse einen wesentlichen Beitrag zur Identifizierung neuer prognostischer Marker und Konzeption optimierter Therapiestrategien für Tumorpatienten leisten.

No description available.

Die Fähigkeit dendritischer Zellen (DC) Immunität zu erzeugen und Antigen-spezifische Toleranz zu induzieren macht DC zu idealen Zielen pharmakologischer Interventionen zur Beeinflussung von Immunreaktionen. NF-kappaB Faktoren sind eine Gruppe von Transkriptionsregulatoren, die für die Entwicklung und Funktion von DC bedeutend sind. Trotz ihrer zentralen Bedeutung für die DC Biologie ist die Identität von NF-kappaB regulierten Genen in DC weitestgehend unbekannt. In der vorliegenden Studie wurde die Hemmung der NF-kappaB Aktivierung durch den IkappaBalpha Super Repressor (IkappaBalpha-SR) und die Analyse der Genexpression durch DNA Microarrays genutzt, um das Repertoire an NF-kappaB regulierten Genen in DC zu ermitteln. Mit diesem Ansatz wurden unter anderem Connexin-43 und Fascin als direkte NF-kappaB regulierte Gene identifiziert. Die Beeinflussung des NF-kappaB Signalwegs wurde als möglicher Weg zur Modifizierung von Immunantworten vorgeschlagen. Es wird vermutet, dass verschiedene immunmoduloratorische Verbindungen wie z.B. Vitamin D3 (VD3) in NF-kappaB vermittelte Immunmechanismen eingreifen. Um die Effekte von VD3 in der Aktivierung von DC zu untersuchen, wurden DNA Microarray Analysen an DC von Mäusen mit mutiertem und wildtyp Vitamin D3 Rezeptor (VDR) durchgeführt und die Beteiligung der VDR vermittelten Repression von NF-kappaB regulierten Genen wie z.B. Connexin-43 untersucht. Die so identifizierten Gene stellen potentielle Ansatzpunkte für die Entwicklung von spezifischeren entzündungshemmenden Medikamenten für die klinische Anwendung dar. / The ability of dendritic cells (DC) to initiate immunity and induce antigen-specific tolerance makes DC ideal targets for pharmacological intervention into immune responses. NF-kappaB factors are a family of transcriptional regulators important for DC development and function. However, the identity of NF-kappaB target genes that are central to DC biology is largely unknown. In the present study, inhibition of the NF-kappaB activation by the IkappaBalpha super repressor (IkappaBalpha-SR) and DNA microarray analysis were used to determine the repertoire of NF-kappaB responsive genes in DC. This approach identified, among others, connexin-43 and fascin as direct NF-kappaB regulated genes. The targeting of the NF-kappaB signalling pathway has been suggested as a useful means to modify immune responses. A number of immunomodulatory compounds, such as vitamin D3 (VD3), are believed to affect NF-kappaB mediated immune mechanisms. Microarray analysis employing vitamin D3 receptor (VDR) mutant and wild-type mice was used to survey the effects of VD3 in DC. In this study, effects of VD3 on the activation of DC are evaluated, and involvement of VDR mediated repression of NF-?B regulated genes, such as connexin-43, is surveyed. Identified genes can be potentially useful targets for the development of more specific anti-inflammatory agents for clinical applications.