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Bei der adaptiven Immunantwort wird ein breites Repertoire an Effektor-T-Zellen gebildet, das sich durch spezifische und vielfältige funktionelle Fähigkeiten auszeichnet. Neben der Aktivierung der Immunantwort werden Mechanismen benötigt, die Immunantworten regulieren und abschalten können, um unerwünschte Immunreaktion zu verhindern. Die Arbeit befasst sich mit der Rolle von CD152 (CTLA-4), einem Homolog zu CD28, bei der Begrenzung von T-Zellantworten. Die Inhibition der Proliferationsbegrenzung der T-Zellen durch CD152 war ursprünglich auf eine späte Abschaltung der T-Zellproliferation zurückgeführt worden. Wir konnten zeigen, dass CD152 bereits die T-Zellaktivierung abschalten kann und somit die Aktivierungsschwelle der T-Zelle heraufsetzt. Wir konnten auch zeigen, dass CD152 die frühe T-Zellproliferation auf zwei Ebenen inhibiert: Durch die Transkriptionsinitiierung des autologen, Proliferation-induzierenden Zytokins IL-2 und durch die Expression von G1-Kinasen, die für das voranschreiten des Zellzyklus unerläßlich sind. Bisher war es nicht möglich, individuelle, CD152-oberflächen-exprimierende T-Zellen zu detektieren. Um die Expression von CD152 auf der Oberfläche von T-Zellen zu analysieren, haben wir eine sensitive Färbemethode für Oberflächen-exprimiertes CD152 etabliert. Wir konnten damit zeigen, dass während einer antigen-spezifischen Stimulation Zellmembran-gebundenes CD152 lediglich auf einer Subpopulation von aktivierten Zellen (CD152+ T-Zellen) exprimiert wird. Isolierte, aktivierte CD152+ T-Zellen waren im Gegensatz zu aktivierten CD152- T-Zellen bei Restimulation in ihrer Proliferation inhibiert. Dies zeigt auch, dass CD152 in der Lage ist, bereits aktivierte T-Zellen zu inhibieren. Die heterogene Expression von CD152 auf der Oberfläche lässt vermuten, dass die CD152 exprimierenden Zellen, wenn sie ein CD152-Signal bekommen, eine andere Zelldifferenzierung einschlagen als Zellen ohne CD152. Wiederholte oder chronische Aktivierung von Th-Zellen führt zu einer Form von Apoptose, dem Aktivierungs-induzierter Zelltod, gegen den Th2-Zellen resistent sind. Aktivierte Th2-Zellen exprimieren, im Gegensatz zu Th1-Zellen, häufiger CD152 auf ihrer Oberfläche. Wir konnten zeigen, dass CD152-Kreuzvernetzung von aktivierten T-Zellen direkt Resistenz gegen Apoptose vermittelt. Dies geschieht, indem ein Signaltransduktionsmolekül, die PI3´Kinase, aktiviert wird. Dies führt zur Inaktivierung von Apoptose-unterstützenden Molekülen (Phosphorylierung von FKHRL1 und Herunterregulation von FasL) und zur Induktion des Apoptose-verhindernden Moleküls Bcl-2. Vermeidung von Apoptose ist eine zentrale Voraussetzung zur Induktion von Gedächtniszellen. CD152 exprimierende Zellen wären somit gute Kandidaten, um zu Gedächtniszellen zu differenzieren. Um die Rolle von CD152 bei der späten T-Zelldifferenzierung in vivo untersuchen zu können, wurde das CD152 Gen konditionell in der Maus mutagenisiert. / During adaptive immune responses a broad repertoire of effector T-cells is generated, characterized by diverse functional capabilities. Besides activation of the immune response other mechanisms are needed in order to regulate and terminate responses, thus preventing unwanted immune reactions. Here I focus on the role of CD152 (CTLA-4), a homologue of CD28, in the limitation of T-cell responses. Inhibition of T-cell-proliferation by CD152 was originally attributed to a late regulation of the T-cell proliferation. We now show that CD152 is already able to prevent the activation of T-cells and to set the threshold for their activation. We also show that CD152 inhibits T-cell activation in two ways: It inhibits the induction of the growth-factor IL-2 and it inhibits the expression of G1-kinases mandatory for the progression of the cell cycle. Until now, it has not been possible to detect individual T-cells expressing CD152 at their surface. To analyze the expression of CD152 at the surface of individual cells, we developed a sensitive staining method. Using this technique we could show that antigen-specific stimulation of T-cells leads to the expression of surface-bound CD152 only on a fraction of the activated T-cells. Isolated, activated CD152+ T-cells were inhibited in their proliferation whereas CD152- T cells were not. This also shows that CD152 is indeed able to inhibit already activated T-cells. The heterogenous expression of CD152 at the cell surface of already activated T-cells also suggests that CD152+ T-cells will differentiate differently compared to CD152-T-cells. Repeated or chronic activation of Th-cells leads to one form of apoptosis, activation-induced cell death (AICD), against which Th2-cells are resistant. Activated Th2-cells express surface CD152 at higher frequencies than Th1-cells. We show here, that CD152-crosslinking of activated T-cells directly induces resistance against AICD by a mechanism requiring PI3´kinase. This leads to the inactivation of pro-apoptotic molecules (phosphorylation of FKHRL1 and downregulation of FasL). It also leads to the induction of the survival molecule Bcl-2. Prevention of apoptosis is a central prerequisite for the generation of memory cells. Therefore, surface CD152+ T-cells might be good candidates to differentiate into memory cells. To investigate the role of CD152 during the differentiation of T-cells in vivo, the CD152 gene was conditional mutagenese of the CD152 gene was generated.

Die systemische Autoimmunerkrankung Systemischer Lupus Erythematodes (SLE) ist durch die Produktion von autoreaktiven Antikörpern charakterisiert. In wie weit veränderte B-Zellrezeptor (BZR) Signalwege oder Co-Rezeptoren in diesem Prozess involviert sind, ist noch nicht ausreichend im humanen SLE untersucht worden. Aus diesem Grund wurde in der vorliegenden Arbeit eine detaillierte Analyse des inhibitorischen Co-Rezeptors CD22, der Kinase Syk und Akt in B-Zellen des peripheren Blutes von SLE Patienten durchgeführt. SLE Patienten zeigten eine Dysbalance in BZR abhängigen Signalwegen, welche eine B-Zellsubpopulationen unabhängige Reduktion der p-Syk/p-Akt Ratio versursacht. Diese Verschiebung könnte zu einer defekten negativen Selektion und somit zur Bildung von autoreaktiven Zellen führen, die wiederum durch Überlebensvorteile persistieren könnten. Zusätzlich wurde im peripheren Blut von SLE Patienten eine bislang nicht bekannte CD27 Syk++ B-Zellpopulation nachgewiesen. Diese wies, trotz des fehlenden Gedächtnismarkers CD27, Gedächtnismerkmale auf und könnte für die bekannte erhöhte Plasmazell-induktion in SLE Patienten verantwortlich sein. Somit konnte Syk als intrazellulärer Marker einer Gedächtnispopulation identifiziert werden. Des Weiterem stellt die Wiederherstellung der Balance von Syk- und Akt Phosphorylierung nach BZR Aktivierung einen erfolgsversprechenden Therapieansatz bei SLE Patienten dar, um die Entstehung und das Überleben von autoreaktiven B- und Plasmazellen besser kontrollieren zu können. / Systemic lupus erythematosus (SLE) is a severe systemic autoimmune disease in which loss of tolerance to nucleic acids results into the production of autoreactive antibodies (Ab) Therefore, B cells might play a key role in the pathogenesis of this disease. However, abnormalities of BCR associated co receptors and downstream kinases with potential implications in selection processes are rare for human SLE. Thus, a comprehensive analysis of the inhibitory BCR co-receptor CD22, the spleen tyrosine kinase (Syk) and the pro-survival serine kinase Akt has been undertaken to gain new insights into potential BCR signaling disturbances in this autoimmune disease. This data indicate that B cells from SLE patients display an intrinsically disturbed balance of BCR related signaling pathways, resulting in a B cell subset independent reduced p-Syk/p-Akt ratio. This may lead to a diminished BCR dependent negative selection and enhanced survival of SLE B cells, permitting the emergence of autoreactive B and plasma cells. Furthermore, SLE patients exhibit an increased frequency of a novel CD27-Syk++ B cell subset with memory features, enhanced tonic BCR signaling and the capacity to differentiate in auto-Ab secreting cells. The current study provides evidence that the use of intracellular markers, such as Syk, could permit a more precise delineation of CD27- memory B cell subsets in autoimmune diseases since the conventional used memory marker CD27 has some limitations. In addition, the balance between the BCR associated kinases Syk and Akt might be a promising therapeutic target to reduce the occurrence of autoreactive B and plasma cells.

Die 12/15-Lipoxygenasen (12/15-LOXs) gehören zu einer heterogenen Klasse Lipid-peroxidierender Enzyme, deren biologische Rolle noch nicht vollständig geklärt ist. Eine Reihe experimenteller Daten deuten darauf hin, dass diese Enzym an Reifungs- und Differenzierungsprozessen beteiligt sind und auch für die Pathogenese verschiedener Erkrankungen (Asthma bronchiale, Entzündung, Atherosklerose) bedeutsam zu sein scheinen. Die Expression von 12/15-LOXs wird in vielen Säugetierzellen durch TH2-Zytokine reguliert und die Zytokin-induzierte Signaltransduktionskaskade verläuft über die Aktivierung van JAK-Kinasen und STAT6. Nach einer Stimulation von A549 Lungenkarzinomzellen mit Interleukin-4 (IL-4) kommt es erst nach 12 Stunden zu einer Hochregulation der 12/15-LOX mRNA Expression. Untersuchungen zum Induktionsmechanismus haben gezeigt, dass Genistein, ein Hemmstoff von Tyrosinkinasen, die Phosphorylierung von STAT6 und dessen Bindung an den Promoter des 12/15-LOX Gens verhinderte. Damit konnte die Induktion der katalytisch aktiven LOX geblockt werden. In Gegensatz dazu verhinderte Zykloheximid, ein spezifischer Hemmstoff der Proteinbiosynthese, die Expression der 12/15-LOX mRNA nicht, Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass die Neusynthese eines Transkriptionsfaktors im Rahmen der IL-4 induzierten Transduktionskaskade unwahrscheinlich ist. Weiterhin wurde beobachtet, dass IL-4 die zelluläre Histonacetyltransferase-Aktivität stark erhöhte und dass dieser Effekt überwiegend auf die enzymatische Aktivität des (CREB-bindenden Protein)-bindenden Proteins (CBP) zurückzuführen ist. Transfektion der Zellen mit E1A, einem viralen Protein, welches als Hemmstoff der Histonacetyltransferase-Aktivität von CBP/p300 bekannt ist, führte zu einer Unterdrückung der 12/15-LOX Expression. Andererseits stimuliert Natriumbutyrat, ein Hemmstoff der Histondeacetylase, die 12/15-LOX Synthese. Damit konnte gezeigt werden, dass die Acetylierung von Histonproteinen und von STAT6 ein essentieller Prozesse bei der IL-4 induzierten 12/15-LOX Expression in A549 Zellen ist. Weiterhin belegen diese Daten, dass sowohl die Phosphorylierung als auch die Acetylierung von STAT6 an der transkriptionellen Aktivierung des 12/15-LOX Gens beteiligt sind, obwohl beide Prozesse eine unterschiedliche Kinetik aufweisen. STAT6 Phosphorylierung erfolgt innerhalb der ersten Stunde nach IL-4 Stimulation, während die Acetylierungsreaktion zeitlich verzögert abläuft. Zusammenfassend kann die Signaltransduktionskaskade, die in A549 Zellen zur Expression der 12/15-LOX führt, wie folgt beschrieben werden: IL-4 induziert über die Aktivierung von JAK-Kinasen eine Phosphorylierung von STAT6, dessen Bindung an den 12/15-LOX Promotor jedoch zunächst durch nicht-acetylierte Histonproteine verhindert wird. Nach 9-11 Stunden werden Histone und der phosphorylierte STAT6 durch die Acetyltransferase-Aktivität von CBP/p300 acetyliert. Diese Reaktion führt zu einer Veränderung der Histonstruktur, wodurch die Bindung von modifizierten STAT6 und damit die Expression des 12/15-LOX Gens ermöglicht wird. Als wesentliche zellphysiologische Konsequenz der IL-4 induzierten 12/15-LOX Expression in A549 Zellen, wurde eine Apoptoseinduktion beobachtet. Das endogene 12/15-LOX Produkt 15-HETE bindet an den Kernrezeptor PPARg und induziert damit den programmierten Zelltod. Vorinkubation von A549 Zellen mit dem LOX-Hemmstoff NDGA oder der Einsatz von PPARg Dominant Negativ Vektor verhinderten die Apoptose. Mechanistische Untersuchungen zum Ablauf des durch IL-4 induzierten Zelltodes zeigten, dass der Prozess überwiegend dem extrinsischen Mechanismus folgt, bei dem Kaspasen-8 direkt zu einer Aktivierung der Effektorkaspase-3 führt. Der mitochondriale Mechanismus (Spaltung von Bid bzw. initiale Cytochrom C Freisetzung) scheint dabei nicht involviert zu sein. Die IL-4 induzierte Apoptose könnte von patho-physiologischer Bedeutung für den Verlauf von Lungenerkrankungen sein, bei denen Zellen mit hoher konstitutiver 12/15-LOX Expression, z.B. eosinophile Granulozyten, beteiligt sind. Hepoxiline sind bioaktive Mediatoren des 12/15-LOX Weges der Arachidonsäurekaskade, die durch Isomerisierung des primären Oxygenierungsproduktes 12S-HpETE gebildet werden. Zu Beginn unserer Untersuchungen war überwiegend unklar, welche Enzyme an der Isomerisierungsreaktion beteiligt sind. Bei der Suche nach geeigneten zellulären Modellen für die Untersuchung dieser Fragestellung fanden wir heraus, dass in den Ratteninsulinom-Zellen Rinm5F, die wegen ihres Mangels an Glutathionperoxidasen eine geringe Kapazität zur Reduktion von 12S-HpETE aufweisen, die Synthese von Hepoxilin A3 (HXA3) besonders hoch ist. Da wir vermuteten, dass 12/15-LOXs für die Isomerisierung von 12S-HpETE zu HXA3 verantwortlich sein könnten, verfolgten wir eine duale Forschungsstrategie um experimentelle Hinweise für unsere Arbeitshypothese zu finden. In den 12/15-LOX exprimierenden Rinm5F Zellen führte eine Immunopräzipitation mit 12/15-LOX spezifischen Antikörper zu einen vollständigen Verlust der 12/15-LOX- und der Hepoxilinsynthase-Aktivität eines Zelllysates. Beide Aktivitäten wurden fast vollständig im Immunopräzipitat wiedergefunden. 2. Transfektion von HeLa Zellen, die selbst keine 12/15-LOX exprimieren, mit 12/15-LOX und gleichzeitige Hemmung der zellulären Glutathionperoxidasen (Depletion von GSH mit Diethlmaleat) führte zu einer deutlichen zellulären Hepoxilinsynthese. Bei entsprechenden Kontrolltransfektanten wurde diese Aktivität nicht beobachtet. Weiterhin konnte festgestellt werden, dass rekombinante 12/15-LOXs (Expression in E. coli) in vitro eine intrinsische Hepoxinsynthase-Aktivität aufweisen, wenn 12S-HpETE als Substrat angeboten wird. Diese Daten belegen, dass 12/15-LOXs neben den bisher beschriebenen katalytischen Aktivitäten (Oxygenase, Hydroperoxidase, Leukotrienesynthase) auch Hepoxilinsynthase-Aktivität aufweisen. / 12/15-Lipoxygenases (human 15-LOX-1, rat 12/15-lipoxygenase) belong to family of lipid peroxidising enzymes. The enzyme has been implicated with roles in a variety of pathological conditions such as asthma, atherosclerosis, inflammation and in cellular differentiation. The enzyme expression in most human cell types is tightly regulated by Th2 cytokines, interleukin-4 (IL-4) and interleukin-13 (IL-13). Interleukin-4 (IL-4) induces expression of reticulocyte-type 15-lipoxygenase-1 (15-LOX-1) in various mammalian cells via the Janus kinase/signal transducer and activator of transcription 6 (STAT6) signaling system. 15-LOX-1 mRNA expression was first observed only 12h post IL-4 stimuation and required a minimum of 11h exposure to the cytokine. The mechanism of 15-LOX-1 induction in A549 lung epithelial cells and the observed delay was studied and it was found that genistein, a potent tyrosine kinase inhibitor, prevented phopsphorylation of STAT6, its binding to the 15-LOX-1 promoter, and the expression of catalytically active enzyme. In contrast, cycloheximide did not prevent 15-LOX-1 induction. Surprisingly, it was observed that IL-4 up-regulated the histone acetyltransferase activity of CREB-binding protein (CBP)/p300, which is responsible for acetylation of nuclear histones and STAT6. The acetylation of both proteins appears to be essential for the IL-4-induced signal transduction cascade, because inhibition of CBP/p300 by the viral wild-type E1A oncoprotein abrogated acetylation of both histones and STAT6 and strongly suppressed transcriptional activation of the 15-LOX-1 gene. Moreover, the inhibition by sodium butyrate of histone deacetylases, which apparently suppress 15-LOX-1 gene transcription, synergistically enhanced the IL-4-stimulated 15-LOX-1 expression. These data suggest that both phosphorylation and acetylation of STAT6 as well as acetylation of nuclear histones are involved in transcriptional activation of the 15-LOX-1 gene, although these reactions follow differential kinetics. STAT6 phosphorylation proceeds within the first hour of IL-4 stimulation. In contrast, CBP/p300-mediated acetylation requires 9-11 h, and similar kinetics were observed for the expression of the active enzyme. Thus, the results suggest that in the absence of IL-4, nuclear histones may be bound to regulatory elements of the 15-LOX-1 gene, preventing its transcription. IL-4 stimulation causes rapid phosphorylation of STAT6, but its binding to the promoter appears to be prevented by nonacetylated histones. After 9-11 h, when histones become acetylated, STAT6 binding sites may be demasked so that the phosphorylated and acetylated transcription factor can bind to activate gene transcription. The proinflammatory cytokine IL-4 is secreted in large amounts during allergic inflammatory response in asthma and plays a pivotal role in the airway inflammation. IL-4 has been shown to up-regulate 15-lipoxygenase and produce 15(S)-hydroxyeicosatetraenoic acid (15(S)-HETE) in A549 cells via the Janus kinase/STAT6 pathway under coactivation of CREB binding protein/p300. IL-4 has also been shown to up-regulate peroxisome proliferator-activated receptor (PPARg ) nuclear receptors in macrophages and A549 cells. In this study it is observed that 15(S)-HETE binds to PPARg nuclear receptors and induces apoptosis in A549 cells. Moreover, pre-treatment of cells with nordihydroguaiaretic acid, a 15-lipoxygenase inhibitor, prevented PPARg activation and apoptosis. The latter was accomplished by the interaction of the 15(S)-HETE/PPARg complex with the adapter protein Fas-associating protein with death domain and caspase-8, as shown by transfection of Fas-associating protein with death domain dominant negative vector and cleavage of caspase 8 to active subunits p41/42 and p18. Whereas IL-4 and PPARg ligands failed to induce cleavage of Bid and release of cytochrome c from mitochondria, they caused translocation of the proapoptotic protein Bax from cytoplasm to mitochondria with a concomitant decrease in the Bcl-XL level. The cells were, thereofre, observed to follow the extrinsic pathway of apoptosis where caspase-8 directly activates the effector caspase-3, bypassing the mitochondria. The data also suggests that in IL-4-stimulated cells the 15(S)-HETE/PPARg complex down-regulates Bcl-XL, and the translocation of Bax to the mitochondria commits the cell to apoptosis. The IL-4-induced apoptosis may contribute to severe loss of alveolar structures and infiltration of eosinophils, mononuclear phagocytes, etc., into the lung tissue as observed in chronic asthma patients. The 12(S)-lipoxygenase (12-LOX) pathway of arachidonic acid (AA) metabolism after dioxygenation to 12(S)-hydroperoxy-eicosatetraenoic acid is bifurcated in a reduction route to formation of 12(S)-hydroxy-eicosatetraenoic acid (12-HpETE) and an isomerization route to formation of hepoxilins. Interestingly, rat insulinoma RINm5F cells, which are devoid of cytoplasmic glutathione peroxidase (cGPx)/phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase (PHGPx), were observed to produce solely hepoxilin A3 (HXA3). Since HXA3 synthesis was abolished in heat-denatured or cGPx- or PHGPx-transfected cells, suggesting that a HXA3 synthase activity regulated by cGPx/PHGPx is present. To confirm this assumption AA was incubated with HeLa cells overexpressing the rat 12/15-LOX. Neither HXA3 nor 12(S)-HETE were detected due to abundance of cGPx/PHGPx. But, pretreatment of transfected cells with diethyl maleate, an inhibitor of glutathione and PHGPx, restored HXA3 synthase and 12-LOX activities. Moreover, recombinant rat 12/15-LOX produced HXA3 when incubated with 12-HpETE. Further confirmation was obtained by immunoprecipitation with 12/15-LOX specific antibodies. Immunoprecipitation of Rinm5F lysates results in the depletion of hepoxilin synthase activity. The hepoxilin synthase activity was localised in the immunoprecipitated protein. Thus, cells containing rat 12/15-LOX also possess an intrinsic HXA3 synthase activity, which is activated by inhibition of cGPx/PHGPx. In normal cells HXA3 is down-regulated by cGPx/PHGPx, but, it is persistently activated in oxidatively stressed cells deficient in cGPx/PHGPx, such as Rinm5F. Furthermore, formation of corresponding epoxyhydroxy products was observed when 15-HpETE was used as substrate, indicating a broad range of specificity for the enzyme.

Protektive MHC II Allele sind sowohl für den Menschen als auch für die Maus beschrieben worden und verhindern die Entstehung von Autoimmunerkrankungen. Hier untersuche ich die differentielle Expression von MHC II Allelen auf den unterschiedlichen Antigen-praesentierenden Zellen als Wirkmechanismus, der das Typ 1-Typ 2 Gleichgewicht der T-Helferzellen beeinflusst. Ich konnte zeigen, dass die als protektiv geltenden murinen I-Ab und I-Ek Molekuele auf fast allen Knochenmark-Makrophagen fuer 5 - 8 Tage stark exprimiert werden und dass die Expression dann langsam abnimmt. Im Gegensatz dazu fanden wir eine etwa 100-fach schwaechere Expression des mit der Kollagen-induzierten Arthritis (CIA) assoziierten I-Aq. Diese Expression war von nur kurzer Dauer und nahm rasch ab. Eine aehnlich differentielle Expression konnten wir weder auf B- noch auf dendritischen Zellen (DZ) nachweisen. Zusätzlich konnte in in vitro Restimulationsexperimenten gezeigt werden, dass Makrophagen durch diese differentielle Expression die T-Zell-Zytokinantwort massgeblich beeinflussen. Unsere Ergebnisse deuten an, dass Makrophagen eines protektiven Haplotyps MHC II Molekuele in hoher Zahl exprimieren und damit bevorzugt Typ 1 Antworten hervorrufen, wohingegen eine niedrige MHC II Expression Typ 2 Antworten beguenstigt. Wir schliessen daraus, dass das Ausmass der MHC II Expression das Signal, welches von den T-Zellen zu den Makrophagen zurückgesendet wird, steuert und damit die Aktivitaet der Makrophagen reguliert. Dieser durch polymorphe, jedoch nicht-kodierende MHC II-Gensegmente hervorgerufene Effekt koennte bei der Empfaenglichkeit fuer Autoimmunerkrankungen sowohl beim Menschen als auch bei der Maus eine Rolle spielen. Tatsaechlich konnten wir auch auf menschlichen Monozyten und B-Zellen eine differentielle Expression von HLA II Genen nachweisen und sie scheint sich hier auf die nur gering-polymorphen DRB4 Gene, die sowohl mit dem Rheumatoide Arthritis (RA) assoziierten DR4 als auch mit dem neutralen DR7 koexprimiert werden, zu beschraenken. In meinem letzten Teil ziele ich darauf ab, das den Verlauf der RA und der CIA begleitende Typ 1 Übergewicht in ein Gleichgewicht mit Typ 2 zu revertieren. Dazu wurde ein Mausmodell etabliert, bei dem bereits polarisierte Typ 2 Th-Effektorzellen als Manipulatoren der für die Entstehung der CIA verantwortlichen, Kollagen-spezifischen Typ 1 Zellen eingesetzt wurden. Tatsaechlich konnte die CIA dann am effektivsten verhindert werden, wenn beide T-Zellpopulationen, die Manipulierer und die Kollagen-spezifischen, im selben Zellcluster aktiviert wurden. Diese Aktivierung im selben Zellcluster konnte dadurch erreicht werden, dass DZ gleichzeitig Kollagen und das fuer die Manipulierer spezifische Epitop praesentieren. / Protective/suppressive MHC class II alleles have been identified in man and mouse where they exert a disease-protective and immunosuppressive effect. As a mode of action we here investigate differential expression of MHC class II genes in different types of antigen-presenting cells impacting on the Type 1-Type 2 balance. We found that the murine I-Ab and I-Ek molecules, both well characterized as protective/suppressive, are expressed at a high level on almost all bone marrow derived macrophages for five to eight days after which expression slowly declines. In contrast, the collagen-induced arthritis (CIA) associated I-Aq-expression is lower, peaks over a shorter period and declines more rapidly. No differential expression could be detected on B cells or dendritic cells (DC). In addition, the differential MHC class II expression found on macrophages skews the cytokine response of T cells as shown by an in vitro restimulation assay. The results indicate that macrophages of the protective/ suppressive haplotypes express MHC class II molecules at a high level and exert Type 1 bias whereas low level expression favors a Type 2 response. We suggest that the extent of expression of the class II gene gates the back-signal from T cells and in this way controls the activity of macrophages. This effect mediated by polymorphic non-exon segments of MHC class II genes may play a role in determining disease susceptibility in mouse and man. Indeed, we also found differential expression of HLA II genes on human antigen presenting cells. However, in humans, differential expression affects both, B cells and monocytes and seems to be restricted to the non-polymorphic DRB4 gene coexpressed with the rheumatoid arthritis (RA) associated DR4 and the neutral DR7. We finally aimed at reverting the Type 1 bias characteristic of RA and CIA. A murine system was developed where polarized Type 2 cells were used to manipulate collagen II-specific type 1 T cells responsible for the development of collagen induced arthritis. The polarized inducer cells indeed exerted their maximum effect when the two T-cell populations were activated within the same cluster, implemented by allowing a single DC to present both their epitopes.

Eine mangelhafte Produktion des Zytokins Interleukin-2 (IL-2), sowie Veränderungen in der Population der CD4+Foxp3+ regulatorischen T Zellen (Treg) wurden im Zusammenhang mit der Autoimmunkrankheit Systemischer Lupus erythematodes (SLE) beschrieben. Jedoch wurde ein möglicher kausaler Zusammenhang zwischen diesen beiden Auffälligkeiten und der Pathogenese des SLE bis jetzt nicht aufschlussreich untersucht. Durchflusszytometrische Analysen zeigten hier, dass der Anteil an Treg mit hoher Expression der IL-2 Rezeptoruntereinheit CD25, die mit funktioneller und metabolischer Treg Aktivität assoziiert wurde, in SLE Patienten erniedrigt ist. Außerdem ist das homöostatische Gleichgewicht zwischen Treg und konventionellen T Zellen gestört. In vitro Experimente zeigten, dass eine defekte IL-2 Produktion der CD4+ T Zellen für die niedrige CD25 Expression der Treg von SLE Patienten verantwortlich ist, wohingegen Stimulation mit IL-2 in vitro die CD25 Expression der Treg wiederherstellt und auch das Überleben der Treg erhöht. Vor allem niedrige IL-2 Konzentrationen hatten einen selektiven Effekt auf die Treg Population, während andere Lymphozyten nur wenig beeinflusst wurden. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde eine klinische Studie mit niedrig dosiertem IL-2 zur Behandlung von Patienten mit refraktärem SLE implementiert. Niedrig dosiertes IL-2 führte zu einer peripheren Expansion suppressiver Treg mit stark erhöhter CD25 Expression und verbesserte das homöostatische Gleichgewicht zwischen Treg und konventionellen T Zellen. Diese Effekte wurden von einer klinischen Remission in drei der fünf mit IL-2 behandelten SLE Patienten begleitet. Zusammenfassend machen die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit die Bedeutung des IL-2 Defizits für die Veränderungen in der Treg Population und die Pathogenese des SLE deutlich, und zeigen, dass niedrig dosiertes IL-2 einen sicheren und effizienten neuen Therapieansatz darstellt, der direkt in die Pathogenese des SLE eingreift. / A defective production of the cytokine Interleukin-2 (IL-2), as well as abnormalities in the population of CD4+Foxp3+ regulatory T cells (Treg), have been described in association with the autoimmune disease systemic lupus erythematosus (SLE). However, a possible causal relationship between these two features and SLE pathogenesis has not been adequately investigated so far. Here, flow-cytometric analyses showed that the proportion of Treg expressing high levels of the IL-2 receptor subunit CD25, which was associated with functional and metabolic Treg activity, is reduced in SLE patients. In addition, the homeostatic balance between Treg and conventional T cells is disturbed in SLE. In vitro experiments showed that a defective IL-2 production by CD4+ T cells accounts for the low CD25 expression in Treg from SLE patients. In contrast, in vitro stimulation with IL-2 restores CD25 expression in Treg and enhances their survival. Especially low IL-2 concentrations had a selective effect on the Treg population, while other lymphocytes were only marginally affected. Based on these results, a clinical trial with low-dose IL-2 was implemented for the treatment of patients with refractory SLE. Low-dose IL-2 treatment of SLE patients caused a selective peripheral expansion of suppressive Treg with strongly increased CD25 expression levels, and improved the homeostatic balance between Treg and conventional T cells. These effects were accompanied by clinical remission in three of the five SLE patients that were treated with low-dose IL-2 during the course of this study. In summary, this work demonstrates the impact of IL-2 deficiency for the Treg abnormalities and disease pathogenesis in SLE, and it proposes low-dose IL-2 as a safe and efficient novel therapeutic approach, which directly targets SLE pathogenesis.