Techn. Hochsch., Diss., 2000--Aachen.

Techn. Hochsch., Diss., 2002--Aachen.

Universiẗat, Diss., 2005--Düsseldorf. / Erscheinungsjahr an der Haupttitelstelle : 2004.

Diabetes mellitus Typ 1 ist eine chronische Autoimmunerkrankung, die über eine Zerstörung pankreatischer Beta-Zellen der Langerhans-Inseln zu einem absoluten Insulinmangel führt. Ursächlich für die Zerstörung des Pankreasgewebes sind autoreaktive T-Zellen, die eine Entzündungsreaktion (Insulitis) im Pankreas bewirken. Zentrales Thema der Promotionsarbeit ist die Erforschung grundlegender quantitativer und qualitativer Eigenschaften von T-Zellen von Diabetikern im Vergleich zu gesunden, alters-gleichen Kontrollpersonen. Der Fokus der Arbeit liegt dabei auf der Analyse von naiven T-Zellen und ihrer Polarisierbarkeit in proinflammatorische Th17 (Interleukin-17-produzierende) Zellen und regulatorische T-Zellen (Tregs), die die Inflammation unterdrücken können. Voruntersuchungen der Arbeitsgruppe zeigten tendenziell eine proportionale Vermehrung von proinflammatorischen T-Zellen (Th17 Zellen) im peripheren Blut von Typ1 Diabetikern. Aus dem Vollblut wurden mittels Ficoll-Dichtezentrifugation periphere mononukleäre Zellen des Blutes (PBMC) gewonnen. Über magnetisch aktivierte Zell-Separation (MACS) wurden naive T-Zellen (CD4+CD45RA+CD27+) aus den PBMCs isoliert. Diese naiven Zellen wurden angeregt sich zu adulten, immunkompetenten Zellen zu differenzieren. Die Antigenstimulation der T-Zellen wurde imitiert durch Aktivierung mit Antikörpern gegen die Moleküle CD3 und CD28 oder einem C. albicans-Antigen. Die Stimulation wurde unter Co-Kultivierung mit autologen antigenpräsentierenden Zellen durchgeführt. Die Richtung der Differenzierung wurde durch Zugabe verschiedener Zytokin-Cocktails beeinflusst. Nach Abschluss der Kultivierung wurde sowohl der Phänotyp der Zellen als auch deren Fähigkeit bestimmte Zytokine zu produzieren mittels Durchflusszytometrie (FACS) bestimmt. Weiterhin wurden Suppressionsassays durchgeführt, bei denen die Suppressionsfähigkeit von aus naiven T-Zellen induzierten Tregs auf autologe PBMCs von Typ 1 Diabetes Patienten überprüft wurde. In dem zunächst durchgeführten Vergleich von Kindern mit einer Erstmanifestation mit gesunden Kontrollen konnte eine stärkere IFN-Produktion gezeigt werden mit signifikanten Unterschieden innerhalb der Ki67+ Zellen. Interessanterweise zeigte sich diese stärkere IFN Sekretion der T-Zellen der Diabetiker unter Bedingungen, die die Expression von TH17-Zellen fördern sollten. Zusätzlich konnten T-Zellen nachgewiesen werden, die für IFN und IL17 doppelt positiv waren. In weiteren Versuchen wurden auch Vergleiche zwischen längere Zeit an Diabetes erkrankten Kindern und erwachsenen Diabetikern mit gesunden Kontrollen durchgeführt. Bei den erwachsenen Diabetikern konnten dabei mehr IFN+/IL17+ T Zellen innerhalb der Ki67+ T-Zellen nachgewiesen werden als bei den Kontrollen. Die Zellkulturexperimente wurden im Weiteren mit C. albicans-Antigen als einem spezifischen Stimulus des Immunsystems durchgeführt. Die Untersuchung zeigte zunächst einmal, dass das C. albicans-Antigen bezüglich Proliferation und T-Zell-Differenzierung ein deutlich schwächerer Stimulus im Vergleich zur Stimulation mit aCD3/aCD28 war. Beobachtet werden konnte allerdings, dass es durch Stimulation mit dem C. albicans-Antigen insgesamt zu einer stärkeren Aktivierung des TH17-Zell-Systems kam mit Ausnahme der längere Zeit an einem Diabetes erkrankten Kinder, die eine geringere IL17-Produktion im Vergleich zu den Kontrollen aufwiesen. Insgesamt zeigten sich teils deutliche Unterschiede zwischen den Gruppen der Diabetiker, so dass von einer Beeinflussung der Ergebnisse durch Krankheitsdauer, Krankheitsaktivität, Alter der Probanden und Therapiedauer ausgegangen werden muss. Die Untersuchung des Proliferationsverhaltens ergab sowohl bei den proinflammatorischen T-Zellen als auch bei den Tregs keine Unterschiede zwischen den Diabetikern und den Kontrollpatienten, ebenso wie die quantitative Untersuchung der Ausbildung von CD25+FOXP3+ Tregs aus den naiven T-Zellen unter unspezifischer Stimulation. Unter spezifischer Stimulation hingegen zeigten sich mehr Tregs bei den Kindern mit einer Erstmanifestation und den erwachsenen Diabetikern. Ebenfalls unter Stimulation mit dem C. albicans-Antigen zeigten sich unter proinflammatorischen Bedingungen bei den Kindern mit einer Erstmanifestation und unter antiinflammatorischen Bedingungen bei den erwachsenen Diabetikern ein signifikant höherer Anteil CD127- Tregs (CD25+FOXP3+) im Vergleich zu den Kontrollprobanden. Interessanterweise zeigte sich bei den erwachsenen Diabetikern sowohl bei spezifischer als auch bei unspezifischer Stimulation eine stärkere Produktion von IL17 durch die Tregs. Die Untersuchung der Expression des Homing-Rezeptors CD62L auf den Tregs ergab keine signifikanten Unterschiede, aber eine höhere Expression bei allen Diabetikern im Vergleich zu den jeweiligen Kontrollgruppen und die Untersuchung des IFN-Rezeptors erbrachte keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen, allerdings zeigten sich die Mediane und Mittelwerte bei den Kindern mit einer Erstmanifestation im Vergleich zu den Kontrollen bei unspezifischer Stimulation erhöht. Zur Ergänzung der Zellkulturexperimente wurden im Weiteren Suppressionsversuche mit aus naiven T-Zellen induzierten Tregs durchgeführt. Die Suppressionsversuche konnten eine geringere Hemmung der Proliferation durch die induzierten Tregs der Diabetiker zeigen und damit auf eine mögliche Dysfunktion der Tregs deuten. Um Möglichkeiten der Beeinflussung des Immunsystems zu untersuchen wurden die Zellkulturen erneut unter Blockade von IFNy und Zugabe von TGFb durchgeführt. Die Blockade von IFNy führte zu einer geringer ausgeprägten Differenzierung und Proliferation der T-Zellen. Weiterhin konnten in der intrazellulären Färbung weniger IFN positive T-Zellen gefunden werden und es zeigte sich eine stärkere Expression des IFN-Rezeptors. Bei den Kindern mit einer Erstmanifestation zeigte sich zusätzlich auch eine geringere Ausprägung der IL17+ T-Zellen. Hier ergaben sich keine Unterschiede in der Quantität der Tregs. Die erwachsenen Diabetiker zeigten hier weniger Tregs, dafür aber eine stärkere Proliferation innerhalb der Tregs. Bei den Kindern mit einem längere Zeit bestehenden Diabetes hingegen zeigten sich keine quantitativen Unterschiede. Die Beeinflussung durch Zugabe von TGFb bei den erwachsenen Diabetikern und den Kindern mit einer Erstmanifestation führte zu einer geringeren T-Zell Differenzierung mit mehr naiven T-Zellen und weniger Memory-T-Zellen sowie zu einer geringeren IFNy Expression. Bei den Erwachsenen zeigte sich ebenso eine geringere Proliferation, geringe Anzahlen für Tregs sowie eine geringe Ausprägung der Expression von CD62L und der Produktion von IL17 durch Tregs. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass es Unterschiede zwischen den proinflammatorischen T-Zellen sowie den induzierten Tregs der Diabetiker im Vergleich zu den gesunden Kontrollen gibt. Insbesondere die Bedeutung von IFNy bei den Erstmanifestation konnte gezeigt werden. Aber auch die Sekretion von IL17 oder die Expression von CD62L auf den Tregs stellen interessante Ansatzpunkte zur weiteren Erforschung des Diabetes dar. Weiterhin zeigten die Suppressionsversuche eine gestörte Regulation durch die induzierten Tregs bei den Diabetikern. Sowohl die Blockade von IFNy als auch die Zugabe von TGFb zeigten inflammationshemmende Wirkung bei den Lymphozyten der Diabetiker in vitro und stellen interessante Ansatzpunkt für eine mögliche Therapie dar. / Type 1 diabetes mellitus is a chronic autoimmune disease which causes a destruction of pancreatic beta cells and results in an absolute lack of insulin. Autoreactive T-cells cause an inflammation in the pancreas (insulitis) and are responsible for the destruction of the beta cells. Main topic of this thesis is the investigation of fundamental quantitatively and qualitatively features of T-cells in humans with type 1 diabetes mellitus in comparison to healthy, age-matched controls. The main point of view is directed on the analysis of naive T-cells and their ability to polarize in proinflammatory TH17-cells (Interleukin 17 producing T-cells) and regulatory T-cells (Tregs) which are able to suppress an inflammatory reaction. Earlier studies in our work group suggested a proportional increase of proinflammatory T-cells in the peripheral blood of patients with type 1 diabetes mellitus. A density centrifugation with Ficoll was performed to isolate peripheral blood mononuclear cells (PBMC). Magnetic activated cell sorting (MACS) was used to extract naive T-cells (CD4+CD45RA+CD27+) out of the PBMC-group. These isolated naive T-cells were stimulated to differentiate into mature, immunocompetent T-cells. The stimulation was imitated by T-cell activation with antibodies against CD3 and CD28 or with a C. albicans-antigen. The activated T-cells were co-cultured with autologous, antigen presenting cells (APC). The direction of differentiation was influenced by supplementation of various cytokine-cocktails. After finishing the cultivation, the phenotype of the T-cells as well as their ability to produce distinct cytokines was determined by fluorescent activated cell sorting (FACS). Furthermore, suppression assays were performed in which the ability of (out of naive T-cells induced) Tregs to suppress autologous PBMC of humans with type 1 diabetes mellitus was investigated. First there was a comparison between children with a new-onset of type 1 diabetes mellitus (T1DM) and healthy controls. This investigation showed a stronger production of interferon gamma (IFN) with significant differences in the Ki67 positive subgroup in T1DM children. Interestingly this was found under culture conditions which should promote the expression of an TH17-phenotype. Additionally, T-cells were discovered which were double positive for IFN and IL17. In further experiments the T-cells of children and adults with a long-standing diabetes mellitus were compared to healthy donors. In the adult group it was possible to show more IFN/IL17 positive T-cells in the Ki67 positive subgroup in comparison to the controls. For further experiments an C. albicans-antigen was used as a T-cell activator. Primarily it was obvious that the C. albicans-antigen was a much weaker stimulus concerning proliferation and T-cell differentiation. But overall there was a stronger activation of the TH17-cell system except for the children with long-standing diabetes mellitus who had a lower amount of IL17 in comparison to the healthy controls. All together there were clear differences between the different groups of humans with type 1 diabetes mellitus so that the results are probably influenced by activity und duration of disease as well as patients age and duration of therapy. The research concerning the proliferation as well as the quantity of CD25+FOXP3+ Tregs showed neither differences for the proinflammatory Tcells nor the Tregs under unspecific stimulation. When specific stimulation was performed, the children with a new-onset of diabetes mellitus and the adults with diabetes mellitus showed an increased number of Tregs. Additionally, under stimulation with C. albicans under proinflammatory culture conditions there was a higher proportion of CD127 negative Tregs (CD25+FOXP3+CD127-) in the children with a new-onset diabetes and the adult diabetics in comparison to the healthy controls. Surprisingly there was a stronger IL17-production among the Tregs in the adult diabetics under specific as well as under unspecific stimulation. Although investigations on expression of the homing receptor CD62L on the surface of Tregs yield no significant differences, there was a non significant higher expression in every diabetic group in comparison to the controls. Similar the expression of the IFN-receptor shows no significant differences but the consideration of the values for median and average showed higher values in the children with newly onset diabetes than in the healthy controls under unspecific stimulation. Furthermore, suppression assays were performed with induced Tregs which were induced out of naive T-cells. In this investigation a weaker ability to inhibit the proliferation of T-cells by the induced Tregs of the diabetics were found. This is a possible hint for a dysfunction of Tregs in humans with type 1 diabetes mellitus. To investigate possibilities for influencing the immune system the earlier performed cell cultures were repeated now with blocking IFN or supplement TGFb. The blocking of IFNy leads to a weaker differentiation and proliferation of Tcells. Furthermore, the intracellular staining showed decreased numbers of IFNy positive T-cells but a higher expression rate of the IFNy-receptor. The children with a new-onset of diabetes mellitus showed additionally lower values for IL17 positive T-cells but therefore a greater proliferation rate among the Tregs. On the other hand there were no quantitative differences noted in the children with long-standing diabetes. Supplementation of TGFb leads to a weaker T-cell differentiation with greater numbers of naive T-cells und lower numbers of memory T-cells as well as a lower IFNy-expression rate in the T-cells of the children with a new-onset diabetes and the adult diabetics. The adult diabetics showed furthermore a weaker T-cell proliferation, decreased Treg numbers and a lower expression of CD62L as well as a lower production of IL17 by Tregs. All together it was possible to show differences between the proinflammatory T-cells and the induced Tregs of humans with diabetes mellitus in comparison to healthy controls. Especially the meaning of IFNy for the disease in children with new-onset diabetes mellitus was shown. Furthermore, the secretion of IL17 or the expression of CD62L on Tregs are interesting starting points for further investigations. Additionally, it was possible to show that the ability to inhibit the proliferation of inflammatory T-cells by the induced Tregs of the diabetics is disturbed. The blocking of IFNy as well as the supplementation of TGFb showed inflammation inhibiting effects in the T-cells of the diabetics in vitro and is an interesting starting point as a potential future therapy.

In dieser Arbeit wurde die Auswirkung von IL-1β sowie der Inhibierung von Il-1β bzw. seines Rezeptors auf die regulatorischen T-Helfer-Zellen (Tregs) gesunder Probandinnen, JIA- und RA-Patientinnen untersucht. Der größte Einfluss von IL-1β zeigte sich bei den untersuchten Zellen der gesunden Probandinnen. Unter IL-1β Stimulation wurde der Treg-spezifische Transkriptionsfaktor FoxP3 signifikant vermindert von den regulatorischen T-Helfer-Zellen, den induzierten regulatorischen T-Helfer Zellen und den Nicht-Tregs der gesunden Probandinnen exprimiert. Ebenfalls zeigte sich ein nicht-signifikanter Trend für eine gesteigerte IL-17 Produktion unter IL-1β Stimulation bei den Tregs der gesunden Probandinnen, der JIA- und der RA-Patientinnen und bei den Nicht-Tregs der gesunden Probandinnen. Dies war bei der IL-1β Inhibierung bzw. der Inhibierung des IL-1 Rezeptors nicht zu beobachten. / In this work, the influence of IL-1β or the inhibition of IL-1β or its receptor on regulatory T helper cells (Tregs) of healthy donors, JIA- or RA-patients was analysed. The biggest effect of IL-1β was observed in cells of healthy donors. After stimulation with IL-1β, expression of the Treg-specific transcription factor FoxP3 was significantly reduced in regulatory T cells, induced regulatory T cells and non-regulatory T cells of healthy donors. Also, a non-significant trend towards increased IL-17 production was found in Tregs of healthy donors, JIA- and RA-patients after IL-1β stimulation. This was not observed after inhibition of IL-1β or the IL-1β receptor.

Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung optimaler DCs für die Generierung von therapeutischen Tumorvakzinen. Neben den essenziellen Eigenschaften der DCs wie der Migrationsfähigkeit, der Hochregulation kostimulatorischer Moleküle sowie der Zytokinausschüttung, ist auch die optimale Aufnahme von Tumor-spezifischen Antigenen und deren Präsentation besonders wichtig, um eine effiziente Immunantwort zur ermöglichen. Wichtigstes Ziel war es über einen optimalen Ausreifungscocktail der DCS eine effektive Antwort der zytotoxischen CD8\(^+\)-Zellen zu erzielen. Dies geschieht im Rahmen der Präsentation von z.B. exogenen Antigenen wie in unserem Falle eines CMV-Proteins über den Weg der sogenannten Kreuzpräsentation. Hierzu wurde im Rahmen dieser Arbeit der in unserer Klinik etablierte zytokinbasierte Ausreifungscocktail (IL-1β, TNFα) mit einem Ausreifungscocktail, welcher Toll-like-Rezeptor-Agonisten mit PGE\(_2\) kombiniert, verglichen. Wir konnten erstmals zeigen, dass PGE\(_2\) nicht nur einen Einfluss auf die Ausreifung, Zytokinproduktion und somit Migrationsfähigkeit der DCs hat wie in der Literatur beschrieben, sondern auch auf die Kreuzpräsentationsfähigkeit exogener Antigene. Das Weglassen von PGE\(_2\) im Cocktail 2 führte zu einer signifikant besseren Kreuzpräsentationsfähigkeit. Somit lässt sich durch unsere Experimente auf eine hemmende Wirkung von PGE\(_2\) auf die T-Zell-Aktivierung über die Kreuzpräsentation schließen. Als mögliche Schlussfolgerung unserer Experimente sollte bei der Arbeit mit Antigenen, welche über Kreuzpräsentation eine T-Zell-Antwort auslösen (Proteine, Tumorlysat, long-peptides) auf die Zugabe von PGE\(_2\) im Ausreifungscocktail verzichtet werden. / The aim of this work was to develop optimal dentritic cells (DCs) for the generation of therapeutic tumor vaccines. Besides the essential properties of DCs such as migration ability, upregulation of costimulatory molecules as well as cytokine release, the optimal uptake of tumor-specific antigens and their presentation is also particularly important to enable an efficient immune response. The most important goal was to achieve an effective response of cytotoxic CD8\(^+\) cells via an optimal maturation cocktail for DCs. This is done in the context of the presentation of e.g. exogenous antigens like in our case a CMV protein via cross-presentation. For this purpose, we compared the cytokine-based maturation cocktail (IL-1β, TNFα) established in our clinic with a maturation cocktail combining Toll-like receptor agonists with prostaglandin E2 (PGE\(_2\)). We were able to show for the first time that PGE\(_2\) not only has an impact on maturation, cytokine production and thus migratory ability of DCs as described in the literature, but also on the cross-presentation ability of exogenous antigens. Elimination of PGE\(_2\) in cocktail 2 resulted in significantly better cross-presentation ability. Thus, our experiments suggest an inhibitory effect of PGE\(_2\) on T-cell activation via cross-presentation. As a possible conclusion of our experiments, the addition of PGE\(_2\) in the maturation cocktail should be avoided when working with antigens that trigger a T cell response via cross-presentation (proteins, tumor lysate, long-peptides).

Die Rheumatoide Arthritis ist eine häufig auftretende, chronisch entzündliche Systemerkrankung und wird bei bis zu einem Drittel der Patienten mit einer T-LGL-Leukämie diagnostiziert. Wie häufig klonale T-LGL-Zellen bei Patienten mit Rheumatoider Arthritis auftreten, ist ungeklärt. Ziel dieser Studie war es, die Oberflächenantigene der T-Lymphozyten in einem Patientenkollektiv mit Rheumatoider Arthritis zu bestimmen. Der Fokus lag dabei auf der Prävalenz von klonalen T-LGL-Zellexpansionen und möglichen Risikofaktoren. Hierfür wurden zwischen November 2013 und August 2015 527 Patienten mit Rheumatoider Arthritis mittels Durchflusszytometrie untersucht. Zur Bestätigung der Klonalität erfolgte bei Patienten mit auffälligem Immunphänotyp eine PCR (Polymerase-Kettenreaktion)-Analyse. Bei 19 Patienten konnte eine klonale T-LGL-Zellexpansion festgestellt werden, was einer Prävalenz von 3,6% entspricht. Das Auftreten von klonalen T-LGL-Zellen war mit einer TNFα-Inhibitoren-Therapie (p=0,01) und deren Dauer assoziiert (p=0,01). Ob die klonalen T-LGL-Zellen Ausdruck der Autoimmunerkrankung oder Vorläuferzellen einer T-LGL-Leukämie sind, bleibt offen. Die Patienten werden mit einer klonalen T-LGL-Zellexpansion unklarer Signifikanz beschrieben. / Rheumatoid arthritis is a common, chronic inflammatory systemic disease and is diagnosed in up to a third of patients with T-LGL leukemia. The frequency of clonal T-LGL-cells in patients with rheumatoid arthritis is unknown. The aim of this study was to determine surface antigens of T-lymphocytes in a collective of patients with rheumatoid arthritis. The focus was on the prevalence of clonal T-LGL cell expansion and possible risk factors. Therefore, 527 patients with rheumatoid arthritis were examined using flow cytometry between November 2013 and August 2015. To confirm clonality, a PCR (polymerase chain reaction) analysis was carried out in patients with an aberrant immune phenotype. A clonal T-LGL-cell expansion was found in 19 of those patients, which corresponds to a prevalence of 3,6%. The occurrence of clonal T-LGL-cells was associated with TNFα inhibitor therapy (p=0,01) and its duration (p=0,01). Whether the clonal T-LGL-cells are an expression of the autoimmune disease or precursor cells of T-LGL leukemia remains unclear. Therefore, those patients are described with a clonal T-LGL-cell expansion of uncertain significance.

Die akute Graft-versus-Host Erkrankung (GvHD), insbesondere die Darm GvHD, stellt weiterhin eine der Hauptursachen für Mortalität und Morbidität nach allogener SZT dar. Aktivierte, alloreaktive Spender T-Zellen infiltrieren dabei über die Blutbahn die intestinale Lamina Propria. Erst kürzlich konnten wir zeigen, dass neben der vaskulären Migration ein Teil der Spender T-Zellen auch direkt aus den PP in die angrenzende Lamina Propria migrieren. Um Faktoren, die diese direkte Migration fördern, zu untersuchen und die direkt migrierenden T-Zellen genauer zu charakterisieren, verwendeten wir ein MHC-inkompatibles Mausmodell zur Induktion einer akuten GvHD. Durch RNA Sequenzierung und Massenspektrometrie lasermikrodissezierter Darmschleimhautproben konnte eine starke Expression der Chemokine CXCL9, CXCL10, CXCL11, CCL3, CCL4 und CCL5 während der akuten intestinalen GvHD aufgezeigt werden. Neben CCL4 und XCL1 wiesen verschiedene Faktoren der T-Zellaktivierung, wie CD3ζ, LAT, Lck und ZAP70, sowie Faktoren der zytoskelettalen Reorganisation, wie Dock2, Coro1α und Parvin-γ, eine vermehrte Expression insbesondere nahe der PP auf. Die Expression der migrationsfördernden Faktoren Coro1α und Parvin-γ in Spender T-Zellen nahe der PP konnte anschließend mittels histologischen Immunfluoreszenzfärbungen bestätigt werden. Durchflusszytometrische Analysen konnten weiterhin eine vermehrte Expression von CCR5, CCR9 und Intgerin α4β7 auf den vornehmlich Tbet+ Spender T-Zellen nahe der PP nachweisen. Funktionelle in vitro Migrationsversuche zeigten abschließend, dass in vivo aktivierte Spender T-Zellen eine gerichtete Migration in Richtung auf CXCL11 und zu späterem Zeitpunkt auch auf CCL4 vollziehen können. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit die Bedeutung zahlreicher Chemokine für das sequenzielle T-Zell-Homing während der akuten intestinalen GvHD. Neben der insbesondere durch Faktoren der zytosekeletalen Reorganisation vermittelten amoeboiden Migration kann auch eine mesenchymale Fortbewegung über Faktoren wie CCR5, CCR9 und Integrin α4β7 die direkte Migration der T-Zellen fördern. Den direkt migrierenden vornehmlich TH1 polarisierten Zellen folgen weitere, CD27 und Integrin αLβ2 exprimierende, zytotoxische T-Zellen aus der Blutbahn. Die direkt migrierenden Zellen könnten als Initiator und Potentiator der intestinalen T-Zell Infiltration wirken und müssen für zukünftige therapeutische Strategien nicht nur der Darm GvHD, sondern der intestinalen Inflammation im Allgemeinen mitberücksichtigt werden. / Acute graft-verus-host disease (GvHD), especially intestinal GvHD, remains one of the main causes of mortality and morbidity after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. In this process activated alloreactive donor T cells infiltrate the intestinal lamina propria via the bloodstream. Our group could recently show that besides the vascular migration route some donor T cells migrate directly from the Peyer’s patches into the adjacent lamina propria. To investigate factors that could promote such a direct migration, and to characterize these direct migrating T cells we applied a major mismatch mouse model to induce acute GvHD. Using RNA sequencing and mass spectrometry of lasermicrodissected lamina propria samples, we detected a strong upregulation of the chemokines CXCL9, CXCL10, CXCL11, CCL3, CCL4 and CCL5 during acute intestinal GvHD. Alongside CCL4 and XCL1, several factors of T cell activation, such as CD3ζ, LAT, Lck und ZAP70, as well as factors of cytoskeletal reorganization, such as Dock2, Coro1α und Parvin-γ, showed higher expression near the Peyer’s patches. Subsequently, we validated the expression of Coro1α and Parvin-γ on donor T cells near the Peyer’s patches with histological immunofluorescence stainings. Flow cytometry analysis further revealed high expression of CCR5, CCR9 and Intgerin α4β7 on the predominantly Tbet+ donor T cells near the Peyer’s patches. Conclusively, in vitro migration assays showed that in vivo activated donor T cells can directly migrate towards CXCL11 and subsequently also towards CCL4. The present study shows the relevance of several chemokines for the sequential T-cell homing during acute intestinal GvHD. Besides the amoeboid migration mode, which is particularly driven by cytoskeletal reorganization, a mesenchymal movement using factors, such as CCR5, CCR9 and Integrin α4β7, can promote the direct migration of donor T cells. The directly migrating cells, which are predominantly of a TH1 phenotype, are followed by cytotoxic T cells, expressing CD27 and Integrin αLβ2 (LFA-1), from the systemic circulation. Thus, these directly migrating cells may act like an initiator and potentiator for the intestinal T cell infiltration and must be considered for new therapeutic strategies not only of GvHD but of intestinal inflammation in general

Innerhalb der Juvenilen Idiopathischen Arthritis (JIA) bilden Patienten mit Antinukleären Antikörpern (ANA) Subgruppen-übergreifend eine klinisch homogene Erkrankungsgruppe. Ob diesen klinischen Gemeinsamkeiten jedoch auch eine einheitliche Pathogenese zugrunde liegt, ist bisher unbekannt. Sogenannte periphere T-Helferzellen (TPH) spielen im Kontext zahlreicher Autoimmunerkrankungen eine entscheidende Rolle bei der Aktivierung autoreaktiver B-Zellen. Ziel dieser Arbeit war daher die phänotypische und funktionelle Analyse von PD-1hiCXCR5-CD4+ TPH-Zellen, sowie deren Verteilung in der Synovialflüssigkeit von Patienten unterschiedlicher Subgruppen der JIA. Hierzu wurden Phänotyp und Zytokinprofil von PD-1hiCD4+ T-Zellen durchflusszytometrisch analysiert. Der funktionelle Einfluss von PD-1hiCD4+ T-Zellen auf die B-Zell-Differenzierung wurde mittels in vitro Kokulturen FACS-sortierter TPH-Zellen der Synovialflüssigkeit untersucht. IL-21- und IL-17-produzierende T-Gedächtniszellen der Synovialflüssigkeit zeigten eine negative Korrelation zueinander. Die IL-21-Produktion ging besonders von PD-1hiCXCR5-HLA-DR+CD4+ T-Zellen aus, welche besonders in den Gelenken ANA-positiver JIA-Patienten akkumulierten. Diese Population zeigte phänotypische Ähnlichkeit mit TPH-Zellen und leistete in vitro effiziente B-Zell-Hilfe zu Plasmazelldifferenzierung und Immunglobulinsekretion, induzierte jedoch zudem einen CD21lo/-CD11c+T-bet+ Phänotyp in B-Zellen. Passend hierzu bestand auch ex vivo eine signifikante Korrelation zwischen TPH und CD21lo/-CD11c+T-bet+ doppelt-negativen B-Zellen (BDN). Es konnte also die Expansion einer spezifischen T-Zellpopulation mit phänotypischen und funktionellen Charakteristika von TPH-Zellen beobachtet und deren funktioneller Zusammenhang mit CD21lo/-CD11c+T-bet+ BDN in der Synovialflüssigkeit von JIA-Patienten aufgezeigt werden. Dies könnte die Autoimmunantwort auf ubiquitäre Autoantigene innerhalb betroffener Gelenke ANA-positiver JIA-Patienten widerspiegeln. / Within Juvenile Idiopathic Arthritis (JIA), patients with antinuclear antibodies (ANA) form a clinically homogeneous group across different subgroups. However, it is currently unknown whether ANA-positive patients also share a common pathogenesis. Peripheral T helper cells (TPH) play a crucial role in the activation of autoreactive B cells in the context of numerous autoimmune diseases. Therefore, the aim of this study was the phenotypic and functional analysis of PD-1hiCXCR5-CD4+ TPH cells, as well as their distribution in the synovial fluid of patients from different JIA subgroups. For this purpose, the phenotype and cytokine profile of PD-1hiCD4+ T cells were analyzed using flow cytometry. The functional influence of PD-1hiCD4+ T cells on B cell differentiation was examined using in vitro co-cultures of FACS-sorted TPH cells from the synovial fluid. IL-21 and IL-17 producing T memory cells in the synovial fluid showed a negative correlation with each other. IL-21 production primarily originated from PD-1hiCXCR5-HLA-DR+CD4+ T cells, which particularly accumulated in the joints of ANA-positive JIA patients. This population exhibited phenotypic similarity to TPH cells and efficiently provided B cell help in in vitro experiments for plasma cell differentiation and immunoglobulin secretion, but also induced a CD21lo/-CD11c+T-bet+ phenotype in B cells. Correspondingly, there was a significant ex vivo correlation between TPH and CD21lo/-CD11c+T-bet+ double-negative B cells (BDN). Thus, an expansion of a specific T cell population with phenotypic and functional characteristics of TPH cells was observed, and their functional association with CD21lo/-CD11c+T-bet+ BDN in the synovial fluid of JIA patients was demonstrated. This could reflect the autoimmune response to ubiquitous autoantigens within the affected joints of ANA-positive JIA patients.

After priming in Peyer's patches (PPs) and mesenteric lymph nodes (mLN) T- cells infiltrate the intestine through lymphatic draining and homing through the bloodstream. However, we found that in mouse models of acute graft-versus-host disease (GvHD), a subset of alloreactive T-cells directly migrates from PPs to the adjacent intestinal lamina propria (LP), bypassing the normal lymphatic drainage and vascular trafficking routes. Notably, this direct migration occurred in irradiated and unirradiated GvHD models, indicating that irradiation is not a prerequisite for this observed behavior. Next, we established a method termed serial intravascular staining (SIVS) in mouse models to systematically investigate the trafficking and migration of donor T- cells in the early stages of acute GvHD initiation. We found that the direct migration of T-cells from PPs to LP resulted in faster recruitment of cells after allogeneic hematopoietic cell transplantation (allo-HCT). These directly migrating T-cells were found to be in an activated and proliferative state, exhibiting a TH1/TH17-like phenotype and producing cytokines such as IFN-γ and TNF-α. Furthermore, we observed that the directly migrating alloreactive T-cells expressed specific integrins (α4+, αE+) and chemokine receptors (CxCR3+, CCR5+, and CCR9+). Surprisingly, blocking these integrins and chemokine-coupled receptors did not hinder the direct migration of T- cells from PPs to LP, suggesting the involvement of alternative mechanisms. Previous experiments ruled out the involvement of S1PR1 and topographical features of macrophages, leading us to hypothesize that mediators of cytoskeleton reorganization, such as Coro1a, Dock2, or Cdc42, may play a role in this unique migration process. Additionally, we observed that directly migrating T-cells created a local inflammatory microenvironment, which attracts circulating T-cells. Histological analysis confirmed that alloreactive PPs-derived T-cells and bloodborne T-cells colocalized. We employed two experimental approaches, including either photoconversion of T-cells in PPs or direct transfer of activated T-cells into the vasculature, to demonstrate this colocalization. We hypothesize that cytokines released by migrating T-cells, such as IFN-γ and TNF-α, may play a role in recruiting T-cells from the vasculature, as inhibiting chemokine-coupled receptors did not impair recruitment. / Nach der Priming-Phase in den Peyer-Plaques (PPs) und mesenterialen Lymphknoten (mLN) migrieren T-Zellen über die lymphatische Drainage und den Blutkreislauf die Darmschleimhaut. Allerdings haben wir festgestellt, dass in Mausmodellen der akuten Graft-versus-Host Erkrankung (GvHD) eine Untergruppe alloreaktiver T-Zellen direkt von den Peyer-Plaques in das benachbarte intestinale Lamina propria (LP) migriert, ohne lymphatische Drainage- oder vaskuläre Transportwege zu nutzen. Bemerkenswert ist, dass diese direkte Migration sowohl in bestrahlten als auch in nicht bestrahlten GvHD-Modellen auftrat, was darauf hindeutet, dass Gewebeschaden durch ionisierende Strahlung keine Voraussetzung für dieses beobachtete T-Zell-Migrationsverhalten ist. Anschließend haben wir die Methode der "serielle intravaskulären Zellmarkierung" (SIVS) für Mausmodelle etabliert, um systematisch das Migrationsverhalten von alloreaktiven Spender-T-Zellen in den frühen Stadien der akuten GvHD-Initiierung zu untersuchen. Wir beobachteten, dass die direkte Migration von T-Zellen von PPs zu LP zu einer schnelleren Rekrutierung von Zellen nach allogener hämatopoetischer Zelltransplantation (allo-HCT) führte. Diese direkt migrierenden T-Zellen befanden sich in einem aktivierten und proliferativen Zustand, wiesen einen TH1-/TH17- ähnlichen Phänotyp auf und produzierten Zytokine wie IFN- γ und TNF-α. Darüber hinaus beobachteten wir, dass die direkt migrierenden alloreaktiven T-Zellen spezifische Integrine (α4+, αE+) und Chemokinrezeptoren (CxCR3+, CCR5+ und CCR9+) exprimierten. Überraschenderweise verhinderte die Blockierung dieser Integrine und Chemokinrezeptoren nicht die direkte Migration von T-Zellen aus PPs in LP, was auf die Beteiligung alternativer T- Zellmigrationsmechanismen schließen lässt. Vorangegangene Experimente schlossen die Beteiligung von S1PR1 und topografischer Merkmale gewebeständiger Makrophagen aus, was uns zu der Hypothese führte, dass Mediatoren der Zytoskelett- Reorganisation wie Coro1a, Dock2 oder Cdc42 eine Rolle in diesem einzigartigen Migrationsprozess spielen könnten. Zusätzlich beobachteten wir, dass direkt migrierende T-Zellen in der Darmschleimhaut ein lokales entzündliches Mikromilieu schaffen, welches zirkulierende T-Zellen anzieht. Die histologische Analyse bestätigte die Kolokalisation von direkt aus PP stammenden T-Zellen und T Zellen, welche über die Blutbahn in die Darmmukosa einwanderten. Um die direkte T-Zellmigration eindeutig zu bestätigen, wählten wir zwei experimentelle Ansätze: Die Photokonversion von T-Zellen in PPs während der Priming-Phase sowie den direkten Transfer aktivierter T-Zellen in das Gefäßsystem, um eine T-Zellkolokalisierung nachzuweisen. Aufbauend auf den Ergebnissen vermuten wir, dass Zytokine, die von migrierenden T-Zellen freigesetzt werden, wie zum Beispiel IFN-γ und TNF-α, möglicherweise eine Rolle bei der Rekrutierung von T-Zellen aus dem Gefäßsystem spielen, da die Hemmung von G- Protein-gekoppelter Rezeptoren (und somit aller Chemokinrezeptoren) die T-Zell- Rekrutierung nicht beeinträchtigte.