Epidemiologische Daten belegen eine Assoziation von Infektionen mit der Exazerbation von Autoimmunerkrankungen, wobei man aber die Wege, die dahin führen noch nicht voll versteht. Die gängigste Hypothese sieht die Ursache für die Entstehung von Autoimmunerkrankungen in der Kreuzreaktivität zwischen mikrobiellen und Selbst-Antigenen, die von der selben T-Zelle erkannt werden. Dieser Antigen-spezifische Mechanismus konnte allerdings bisher nicht durch die Forschung belegt werden. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass im Modell der experimentellen autoimmunen Enzephalitis durch die Aktivierung mit Lipopolysacchariden gramnegativer Bakterien (LPS) Schübe in normalen Mäusen ausgelöst werden können. Diese Art der Behandlung führt in-vitro zur Proliferation und zur Zytokinproduktion bei einem Teil der T-Helfer (Th)-Effektor/Gedächtniszellen. Dabei ist zwar der physische Kontakt zwischen Th-Zellen und CD4--LPS-responsiven Zellen essentiell, jedoch geschieht die Aktivierung nicht über den T-Zellrezeptor. Als entscheidend hat sich die Bindung von kostimulatorischen Rezeptoren auf Th-Zellen durch kostimulatorische Moleküle auf CD4--Zellen erwiesen. Diese Form der Bystander-Aktivierung bietet eine Antigen-unabhängige Erklärung für die Zusammenhänge von Infektion und Autoimmunität, die mit den klinischen und epidemiologischen Daten besser vereinbar ist als die Antigen-spezifischen Modelle. / Infections sometimes associate with exacerbations of autoimmune diseases through pathways that are poorly understood. Antigen-specific mechanisms such as cross-reactivity between a microbial antigen and a self-antigen have received no direct support. Here it is shown that activation by lipopolysaccharide (LPS) induces relapses of experimental autoimmune encephalitis (EAE) in normal mice. This form of treatment induces proliferation and cytokine production in a fraction of effector/memory T helper (Th) lyphocytes in vitro via physical contact of Th cells with CD4--LPS-responsive cells. TCR mediated signals are not necessary; rather what is required is ligation of costimulatory receptors on Th cells by costimulatory molecules on the CD4- cells. This form of bystander activation provides an antigen-independent link between infection and autoimmunity that might fit the clinical and epidemiological data on the connection between infection and autoimmunity better than the antigen-specific models.

Klinische, epidemiologische und experimentelle Daten deuten darauf hin, dass Autoimmunkrankheiten wie z.B. rheumatoide Arthritis, multiple Sklerose oder Typ I Diabetes durch Infektionen ausgelöst oder verschlimmert werden können. Bis heute ist jedoch nicht bekannt, welche molekularen und zellulären Mechanismen den Zusammenhang zwischen Infektion und Autoimmunität vermitteln. Eine Hypothese, die diesen Zusammenhang zu erklären versucht, ist die Hypothese der molekularen Mimikry. Dieser Hypothese zufolge sind kreuzreaktive Lymphozyten, die sowohl Selbst- als auch Fremdantigene erkennen, für die Induktion von Autoimmunität verantwortlich. Die Hypothese der molekularen Mimikry erklärt die Kreuzreaktivität von Lymphozyten durch Sequenzhomologie oder Identität von Selbst- und Fremdantigenen. Wir haben diese Hypothese an zwei Modellen, der chronischen Lyme Arthritis und einem Maus Modell der multiplen Sklerose, getestet und dabei festgestellt, dass Kreuzreaktivität von Lymphozyten weitaus häufiger ist als bis vor kurzem noch vermutet wurde. Wir konnten weiterhin zeigen, dass nicht die Primärstruktur sondern definierbare strukturelle Motive die Ursache für die Kreuzerkennung von Selbst- und Fremdpeptiden sind, und das Kreuzreaktivität in den seltensten Fällen von pathogenetischer Relevanz ist. Die Vorstellung, immunologische Kreuzreaktivität zwischen einem definierten mikrobiellen Antigen und einem definierten Selbstantigen sei für die Pathogenese von Autoimmunkrankheiten verantwortlich, ist also zu einfach. Der zweite Schwerpunkt dieser Arbeit ist die immunologische Analyse eines von uns charakterisierten Th2-spezifisch exprimierten Moleküls, T1/ST2. Wir konnten zeigen, dass T1/ST2 auf Th2, nicht jedoch Th1-Zellen exprimiert wird; dass die Expression von T1/ST2 ex vivo die Lokalisation aktueller Th2-Antworten widerspiegelt; und dass T1/ST2 von funktioneller Bedeutung für die Th2 Zellen ist: Kreuzvernetzung des T1/ST2 Moleküls durch einen T1/ST2-spezifischen monoklonalen Antikörper induziert Proliferation und die Produktion von Typ 2 Zytokinen. In vivo läßt sich durch Applikation des löslichen Antikörpers gegen T1/ST2 die pathogene Th2-Immunantwort im Mausmodell von Asthma modulieren. T1/ST2 ist also ein Kandidat für die gezielte immunmodulatorische Therapie Th2-dominierter Erkrankungen wie Asthma und Allergie. / Clinical, epidemiological, and experimental data suggest that infections can sometimes trigger or exacerbate autoimmune diseases such as multiple sclerosis, type I diabetes, or rheumatoid arthritis. To date, the molecular and cellular mechanisms leading from infection to autoimmunity have not been defined. The molecular mimicry hypothesis proposes that crossreactive lymphocytes that recognize both self- and microbial antigens are key factors in the pathogenesis of autoimmunity. According to the molecular mimicry hypothesis, sequence identity or marked sequence similarity between self- and microbial antigens is the cause of such crossreactivity. We have examined the molecular mimicry hypothesis systematically in two different models: treatment-resistant Lyme arthritis and experimental autoimmune encephalitis (EAE). The major findings were: i) crossreactivity at the level of peptide recognition by T cells is far more frequent than previously expected; ii) structural criteria rather than sequence similarity determine cross-recognition; iii) immunoregulatory mechanisms normally prevent pathogenic effects mediated by crossreactive lymphocytes. Thus, the idea that crossrecognition of a defined microbial peptide and a particular self-peptide would explain autoimmunity is most likely too simple. The other major topic of this work was the immunological analysis of T1/ST2, a Th2-specific molecule that we characterized. Here, we could show that T1/ST2 is expressed on Th2 but not Th1 cells. Furthermore, T1/ST2 expression can be used to identify sites of ongoing Th2 reactions directly ex vivo. Most importantly, T1/ST2 is important for Th2 effector functions: crosslinking of T1/ST2 via a T1/ST2-specific monoclonal antibody induces proliferation and type 2-cytokine production. In vivo, administration of the soluble antibody against T1/ST2 ameliorates the immunological parameters of bronchial hyperreactivity in a murine model of asthma. Thus, T1/ST2 is a candidate target for therapeutic immunomodulation of diseases such as allergy and asthma.

In der Arbeit wurde die Rolle von Bakterien für das Entstehen von Autoimmunität untersucht. Insbesondere wurde untersucht, inwieweit Bakterien entweder spezifisch (über "Kreuzreaktivität") oder antigenunabhängig (über "Bystander-Aktivierung") eine Aktivierung von autoreaktiven CD4+- T-Zellen induzieren können. Es konnte gezeigt werden, dass es bei dem untersuchten, MBP-spezifischen T-Zellrezeptor multiple, natürlich vorkommende, kreuzreaktive Peptide mikrobiellen Ursprungs gibt, die eine Aktivierung der T-Zellen hervorrufen und in vivo experimentelle autoimmune Enzephalomyelitis (EAE) induzieren können. Weiterhin wurde untersucht, inwieweit Lipopolysaccharid (LPS) als unspezifischer Aktivator des Immunsystems eine Aktivierung der autoreaktiven T-Zellen in vitro hervorrufen kann und inwieweit in vivo EAE durch LPS hervorgerufen werden kann. Es wurde gezeigt, dass LPS in vitro einen kleinen Anteil der CD4+ - T-Zellen aktiviert. Wurden den transgenen T+alpha- -Mäusen LPS appliziert, erkrankten diese an EAE. Somit gibt es sowohl in vitro als auch in vivo in den T+alpha- -Mäusen Hinweise für eine Relevanz von "Bystander-Aktivierung". Abschließend wurde diskutiert, inwieweit entweder "Kreuzreaktivität" oder "Bystander-Aktivierung" als Auslöser für Autoimmunität unter physiologischen Bedingungen in Frage kommt. Aufgrund der in dieser Arbeit gezeigten Ergebnisse wurde postuliert, dass keine der beiden Mechanismen alleiniger Auslöser sei, da es aufgrund der Häufigkeit von Infektionen, kreuzreaktiven Peptiden und des Vorkommens von autoreaktiven T-Zellen auch in gesunden Individuen ansonsten sehr viel häufiger zu Autoimmunität kommen müsste. Unter bestimmten Bedingungen könnte die Aktivierung von T-Zellen über Kreuzreaktivität oder über "Bystander-Aktivierung" Autoimmunität auslösen oder verstärken, wenn bereits andere Mechanismen des Immubnsystems, die Autoimmunität verhindern, versagt haben. / In this thesis the role of bacteria for the induction of autoimmunity was investigated. In detail, it was examined whether bacteria are able to activate autoreactive CD4+-T-cells antigen-specific ("cross-reactivity") or antigen-unspecific ("bystander-activation"). It was shown that the examined transgenic MBP-peptide specific T-cell-receptor recognized many natural occurring cross-reactive peptides of microbial origin, which induced an activation of the T-cells in vitro and which could induce autoimmune encephalomyelitis (EAE) in the T-cell-receptor transgenic mice in vivo. Furthermore, it was examined, whether lipopolysaccharide (LPS) as activator of the innate immune system could induce an unspecific activation of the autoreactive T-cells in vitro and whether administration of LPS in the transgenic mice could induce EAE in vivo. It was shown that LPS activates a small percentage of CD4+ - T-cells. Application of LPS to the transgenic T+alpha- mice induced EAE. Therefore, the role of bystander-activation was indicated in vitro and in vivo. Finally, it was discussed, whether either cross-reactivity or bystander-activation could be sufficient for inducing autoimmunity under physiologic conditions. Due to the results presented in this work, it is postulated that none of the both mechanisms could be inductor of autoimmunity alone. If one of these mechanisms was sufficient, autoimmunity in humans should be a frequent event, because infections and autoreactive T cells are both findings which occur in healthy humans very often. However, under certain conditions either cross-reactivity or bystander-activation could trigger or exacerbate autoimmunity, when other mechanisms which inhibit autoimmunity have failed.

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.

In dieser Arbeit wurde die Induktion spezifischer, immunologischer T-Zelltoleranz als therapeutische Strategie bei Autoimmunerkrankungen im Mausmodell untersucht. Da davon ausgegangen werden muss, dass viele der Autoimmunkrankheiten durch T-Zellen vermittelt sind, ist die Induktion spezifischer T-Zelltoleranz eine besonders interessante Therapiestrategie. Spezifische T-Zelltoleranz kann mittels Injektion des entsprechenden Peptidantigens induziert werden. Insgesamt sind zur Induktion einer solchen Toleranz, zumindest beim Menschen, relativ hohe Dosen an Peptidantigen notwendig. Die Produktion dieser Peptidantigene ist teuer. Bei unvorsichtiger Gabe kann es zur Anaphylaxie kommen. Es sollte also von Vorteil sein, die zu applizierende Menge an Peptid möglichst gering, dabei aber effizient zu halten. Vermutlich werden Antigene in Form von Peptiden schnell von unspezifischen Peptidasen und Proteasen in nicht-immunogene Fragmente gespalten und ausgeschieden, was wiederum eine hohe Dosierung erforderlich macht. Im Anfang der vorliegenden Arbeit stand die Hypothese, dass eine Stabilisierung des zu applizierenden Antigens zum Schutz vor Fragmentierung (und damit Wirkungsverlust) eine geeignete Methode sein könnte, Toleranzinduktion effektiver bzw. kostengünstiger zu gestalten. Bezüglich einer Stabilisierung von Peptiden zeigte sich, dass Peptide, welche aus rechtsdrehenden (D-)Aminosäuren zusammengesetzt sind, nur verzögert durch Proteasen/Peptidasen abgebaut werden. Wir setzten deshalb in dieser Arbeit D-Aninosäuren-substituierte Peptid-Varianten des Ovalbumin323-339-Peptidepitops (OVA323-339) ein und betrachteten die Wirkung dieser Peptide in vitro sowie in vivo auf spezifische DO11.10 T-Zellen. Basierend auf dem Peptidantigen OVA323-339, wurde zunächst ein minimales Epitop definiert, welches bei etwa gleicher Potenz um 6 Aminosäuren verkürzt werden konnte. Anschließend wurde eine Substitutionsanalyse durchgeführt, in der die ursprüngliche Aminosäuresequenz durch Austausch einiger L-Aminosäuren mittels D-Aminosäuren verändert wurde. Diese neu synthetisierten Peptide wurden zunächst auf ihre Fähigkeit überprüft, die OVA323-339 spezifischen DO11.10 T-Zellen in vitro zu aktivieren. Parallel konnte gezeigt werden, dass diese synthetisierten Peptidepitope in vitro eine deutlich verlängerte Serumhalbwertszeit aufwiesen. Im Weiteren wurde versucht, durch systemische Injektion von 300µg D-Peptid-Varianten in BABLB/c Mäusen T-Zelltoleranz zu induzieren. Die ex vivo restimulierten Lymphknoten-Zellen dieser Mäuse präsentierten je nach appliziertem Peptid eine reduzierte Proliferationsbereitschaft und IL-2 Sekretion. Die hier induzierte Toleranz konnte bis zu 60 Tagen post injectionem sowohl für das OVA323-339 als auch für einige der eingesetzten D-Peptide nachgewiesen werden. Auch nach Reduktion der Peptiddosis auf nur 100µg/Maus, waren die verkürzten und D-Aminosäuren-substituierten Peptide immer noch in der Lage sicher Toleranz zu induzieren. Die induzierte Toleranz durch D-Peptide war dabei der durch das Ausgangspeptid OVA323-339 induzierten Toleranz vergleichbar stark. Mit der Hilfe eines Transfermodells in unmanipulierte Mäuse, wurde das Verhalten der spezifischen T-Zellpopulation in vivo beobachtet. Durch den Transfer konnten in den Empfängermäusen (Balb/c) definierte T-Zellpopulationen bekannter Größe erzeugt werden. Mit dem Antikörper KJ1-26.1, der spezifisch den DO11.10-T-Zellrezeptor erkennt, konnten die transferierten Zellen in Geweben der Empfängermaus per FACS-Analyse nachgewiesen und deren Verhalten ex vivo studiert werden. Die intravenöse Injektion der serumstabilisierten Peptidanaloge führte in den transferierten Mäusen je nach Peptid zu einer funktionellen Nichtreaktivität (Anergie) als auch zur Deletion der für das Ausgangs(L-)Peptid spezifischen DO11.10 T-Zellen. In den oben genannten Versuchen ergaben sich Hinweise dafür, dass die D-Peptide ebenso effektiv sind wie das wesentlich längere Ausgangspeptid OVA323-339. Zukünftige Experimente werden weitere Aufschlüsse über einen möglichen Vorteil des Einsatzes von D-Peptiden in der Toleranzinduktion erbringen. / Induction of antigen-specific peripheral T cell tolerance in autoimmune diseases is an interesting therapeutically strategy. It can be induced by systemic injection of high-dose antigen. Investigations in induction of peripheral T cell tolerance in autoimmune mouse models revealed promising results. But it was also shown that the induced T cell tolerance spontaneously reverses after a period of time. This is probably due to a short in vivo half-life of the administrated peptide antigens. Since durable tolerance is required for this strategy to be of therapeutic value the administrated antigen-dose has to be of a very high and has to be injected repeatedly, and therefore bears an increased risk of anaphylactic reactions or exacerbation of the autoimmune disease. Because of these restrictions and also the high costs of peptide-production and purification, it is not surprising that this therapy didn t really find its way in to the clinical practice. The discovery that Peptides assembled partly or totally from D-amino acids are much more stable to proteolysis then natural L-peptides and therefore show an increased stability, lead to a wide interest of pharmacologists and immunologists. In former investigations it was shown that D-peptides used as vaccines elicited high levels of neutralizing antibodies so that there is no doubt about their immunogenic potency in vivo. It is also known that a single T cell receptor recognizes a wide range of peptide analogues that closely mimic the natural antigen. These observations led to our hypothesis, that the induction of peripheral T cell tolerance by systemic administration of D-Peptide substituted antigen variants should be possible and could be much more effective than the induction by the wild-type L-peptide. To verify our hypothesis we have chosen the well known OVA323-339 antigen which is recognized by T cells through the presentation in the I-Ad context. In a first step we performed a truncation analysis of OVA323-339 to identify a minimal epitope in it. We were able to demonstrate that the sequence OVA327-337 is as well potent as the original and 6 amino acids longer OVA323-339 sequence. The potency of new defined epitopes was tested by stimulating the OVA323-339 -specific DO11.10 T cells in vitro. In a stepwise performed substitution analysis we attempted to insert some D-amino acids in this novel peptide epitope. The DO11.10 cells only tolerated a few D-amino acid substitutions into the original sequence with the effect of now showing reduced proliferation. Performing an analysis of their half-life in vitro we identified two peptides as interesting candidates for the in vivo tolerance induction experiments. In the in vivo part of this work we induced peripheral tolerance by injecting the novel peptides into BALB/c mice. To monitor the behaviour of the tolerated T cells we also performed adoptive transfer experiments by transferring DO11.10 cells into naive BALB/c mice. With the help of the KJ26-1 antibody which specifically recognizes the DO11.10 T cell receptor it became possible to detect the transferred T cells ex vivo. Our results demonstrate that induction of peripheral T cell tolerance through injection of D-peptides is possible and long lasting (up to 60 days). Even with a dose reduction we found a stable T cell tolerance under ex vivo restimulation with the original peptide. Summarizing we were able to show that D-peptides are at least as effective as the natural occurring L-peptides inducing tolerance. Much more, the transfer experiments revealed that the kind of induced T cell tolerance (i.e. anergy and/or deletion through activation induced cell death) is antigen dependent and probably differs due to the agonistic potency of the given antigen.

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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Multiple Sklerose (MS) ist eine chronische neuro-degenerative Erkrankung des zentralen Nervensystems, die durch auto-immun-bedingte Prozesse charakterisiert ist. T Zellen wurden als wesentliche pro-inflammatorische Mediatoren mit der Pathogenese der MS assoziiert. In gesunden Individuen passen Immunzellen ihren Metabolismus, wie die mitochondriale Atmung und Glykolyse, ihrer jeweiligen Funktion und ihrem inflammatorischen Phänotyp an. Im Krankheitsverlauf der MS ist die Bedeutung der metabolischen Anpassung und der damit verbundenen pro-inflammatorischen Mechanismen von T Zell-Subpopulationen noch nicht eindringlich erforscht. Um dieser Fragestellung nachzugehen wurden Relapsing Remitting MS (schubförmig, RRMS) Patienten und sorgfältig aufeinander abgestimmte gesunde Kontrollprobanden als Teil der Studie Depression und Immunfuktion bei MS rekrutiert (n=62). Den Patienten und gesunden Kontrollprobanden wurde Nüchternblut entnommen, woraus periphäre mononukleäre Blutzellen (PBMC) aufgearbeitet wurden, um anschließend CD4+ und CD8+ T Zellen zu isolieren. Die erzielten Ergebnisse zeigten CD4+ T Zell-spezifische Verringerungen der mitochondrialen Atmung und glykolytischen Aktivität in der MS Patienten Kohorte im Vergleich zur Kohorte der gesunden Kontrollprobanden. Darüberhinaus wurden, zusätzlich zu den umfangreichen phänotypischen Charakterisierungen der PBMCs via Durchflußzytometrie, erhöhte Werte des mitochondrialen Membranproteins CPT1a in CD4+ T Zell-Subpopulationen in der MS Patienten Kohorte detektiert. Die Analyse der CD4+ CD25- CD127+ konventionellen T Zell- Subpopulation ergab leicht erniedrigte Werte von IL7-Rα in MS Patienten. Genexpressionsanalysen, die mit pro-inflammatorischen und metabolischen Genen assoziiert sind, ergaben keine Veränderungen in den T Zell-Subpopulationen der MS Patienten. Die in dieser Studie erzielten Ergebnisse weisen auf Funktionsstörungen bei der metabolischen Anpassung in T-Zell-Subpopulationen bei MS Patienten hin und helfen, den Beitrag des Immunmetabolismus bei der Pathogenese der MS Erkrankung besser zu verstehen. / Multiple Sclerosis (MS) is a chronic neurodegenerative disease of the central nervous system characterized by autoimmune-mediated mechanisms. T cells have been associated as central pro-inflammatory mediators in MS pathogenesis. In healthy individuals, immune cells adapt metabolic programs like mitochondrial respiration and glycolysis based on their function and inflammatory phenotype. However, the relevance of metabolic reprogramming and associated pro-inflammatory mechanisms in T cell subpopulations in MS disease is not well understood yet. To address this question, Relapsing Remitting MS (RRMS) patients and meticulously matched healthy control (HC) participants were recruited as part of the clinical study Depression and Immune Function in MS (n=62). Blood samples, after a period of fasting, were collected and CD4+ and CD8+ T cells isolated from peripheral blood mononuclear cells (PBMC). The results obtained demonstrated decreased mitochondrial and glycolytic activity specific to CD4+ T cells in the MS patient cohort compared to the HC participant cohort. Furthermore, increased CPT1a mitochondrial membrane protein levels were detected in CD4+ T cell subpopulations in the MS patient cohort as assessed in comprehensive flow cytometry PBMC phenotype investigations. The analysis of the CD4+ CD25- CD127+ conventional T cell subpopulation moreover revealed a trend of decreased IL7-Rα expression levels in MS patients. Gene expression measurements of pro-inflammatory and metabolic genes did not reveal alterations in MS patients’ T cell subpopulations. The results obtained in this study allude to dysfunctions in metabolic reprogramming in T cell subpopulations in MS patients and help to better understand the contribution of immunometabolism in the pathogenesis of MS disease.

Aicardi-Goutières syndrome (AGS) is a rare inflammatory encephalopathy mimicking in utero acquired viral infection. Cardinal findings comprise leukodystrophy, basal ganglia calcifications and cerebral atrophy along with cerebrospinal fluid lymphocytosis and elevated interferon-α. In the majority of cases AGS is inherited as an autosomal recessive trait and caused by mutations in six genes including RNASEH2A, RNASEH2B, RNASEH2C, TREX1, SAMHD1 and ADAR1, all of which encode enzymes acting on nucleic acid species. Most patients present with first neurological signs in early infancy and experience severe global developmental delay. Here, we report on the unusual divergent phenotype of two siblings who both carry the most frequent AGS causing p.A177T (c.529G > A) RNASEH2B mutation in the homozygous state. While one sibling showed a typical AGS presentation with early onset and severe statomotor and mental impairment, the older sibling was intellectually completely normal. She was only diagnosed because of mild spasticity of the legs and serological signs of autoimmunity. These findings highlight the phenotypic variability of AGS and suggest that AGS may be underdiagnosed among children with mild cerebral palsy.

Objective: Type 1 diabetes is associated with autoantibodies to different organs that include the gut. The objective of the study was to determine the risk of developing gastric parietal cell autoimmunity in relation to other autoimmunity in individuals with a family history of type 1 diabetes. Methods: Autoantibodies to the parietal cell autoantigen, H+/K+ ATPase subunit A (ATP4A) was measured in 2218 first-degree relatives of patients with type 1 diabetes, who were prospectively followed from birth for a median of 14.5 years. All were also tested regularly for the development of islet autoantibodies, transglutaminase autoantibodies, and thyroid peroxidase autoantibodies. Results: The cumulative risk to develop ATP4A autoantibodies was 8.1% (95% CI, 6.6–9.6) by age 20 years with a maximum incidence observed at age 2 years. Risk was increased in females (HR, 1.9; 95% CI, 1.3–2.8; p = 0.0004), relatives with the HLA DR4-DQ8/DR4-DQ8 genotype (HR, 3.4; 95% CI, 1.9–5.9; p < 0.0001) and in participants who also had thyroid peroxidase autoantibodies (HR, 3.7; 95% CI, 2.5– 5.5; p < 0.0001). Risk for at least one of ATP4A-, islet-, transglutaminase-, or thyroid peroxidase-autoantibodies was 24.7% (95% CI, 22.6–26.7) by age 20 years and was 47.3% (95% CI, 41.3–53.3) in relatives who had an HLA DR3/DR4-DQ8, DR4-DQ8/ DR4-DQ8, or DR3/DR3 genotype (p < 0.0001 vs. other genotypes). Conclusions: Relatives of patients with type 1 diabetes who have risk genotypes are at very high risk for the development of autoimmunity against gastric and other organs.