University, Diss., 2002--Tübingen.

Universiẗat, Diss., 2004--Kiel.

Universiẗat, Diss., 2003--Bielefeld.

Universiẗat, Diss., 2002--Frankfurt (Main).

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einen Beitrag zu leisten zur Klärung der Beziehung zwischen Alexithymie und den subjektiven und physiologischen Reaktionen auf emotionale Situationen. Kern des Persönlichkeitsmerkmals ‘Alexithymie’ ist die Schwierigkeit, eigene Gefühle zu identifizieren und anderen mitzuteilen (Bagby & Taylor, 1999a). Ähnlich wie bei anderen Formen emotionaler Hemmung wurde auch bei Alexithymie eine erhöhte physiologische Reaktivität angenommen, die auch mit einem erhöhten Erkrankungsrisiko verbunden sein soll (Stress-Alexithymie Hypothese, Martin & Pihl, 1985). Demnach führt eine in Stresssituationen durch mangelnde Emotionsregulation erhöhte und verlängerte physiologische Aktivität bei alexithymen Personen zu körperlichen Erkrankungen. In der Entkopplungshypothese (Papciak, Feuerstein & Spiegel, 1985) geht man bei Alexithymie unspezifischer als bei der Stress-Alexithymie Hypothese von einer Dissoziation der physiologischen Aktivität und den subjektiven Angaben zu Gefühlen oder emotionaler Erregung aus. Zu diesen Hypothesen liegen jedoch nur wenige und zudem widersprüchliche empirische Befunde vor. Die zentrale Frage der vorliegenden Arbeit lautete daher, ob sich hoch und niedrig alexithyme Personen in ihren subjektiven und physiologischen Reaktionen auf emotionale und belastende Situationen unterscheiden. Dazu wurde je eine experimentelle Untersuchung mit gesunden Probanden (n=43) und mit Patienten einer psychosomatischen Klinik (n=82) durchgeführt. Alle Probanden wurden nach der 20-Item Toronto-Alexithymieskala (Bagby, Parker & Taylor, 1994) in hoch und niedrig alexithyme Personen eingeteilt. Nach der Induktion von Emotionen und Belastungen (durch Filmausschnitte, Hyperventilation und einen modifizierten Stroop-Test) wurden die Reaktionen der Versuchspersonen hinsichtlich ihrer Gefühle, Körperempfindungen und physiologischen Parameter erfasst. Wie erwartet berichteten hoch alexithyme Gesunde und besonders Patienten im Vergleich zu niedrig Alexithymen stärkere negative Emotionen (v.a. Angst) und in einigen Bereichen stärkere körperliche Empfindungen im tonischen Niveau (vor der Emotionsinduktion). Jedoch ergaben sich entgegen den Erwartungen keine Gruppenunterschiede in den physiologischen Variablen. Durch Darbietung von Filmausschnitten wurden die Zielemotionen Traurigkeit und Ärger in ausreichender Stärke induziert. Während der Filme zeigten hoch Alexithyme stärkere Angst als niedrig Alexithyme. Signifikante Unterschiede zwischen hoch und niedrig alexithymen Personen in den Zielemotionen der Filmausschnitte oder anderen Emotionen fanden sich jedoch nicht. Allerdings beurteilten in beiden Untersuchungen weniger hoch als niedrig alexithyme Personen die Zielemotion Traurigkeit als stärkste Emotion während der traurigkeitsinduzierenden Filme. Hoch alexithyme Gesunde und stärker noch Patienten berichteten stärkere körperliche Empfindungen sowie größere Schwierigkeiten, ihre Gefühle während der Filmausschnitte in Worte zu fassen. Signifikante Unterschiede in der physiologischen Reaktivität auf die Filmausschnitte waren jedoch nicht nachweisbar. Vergleichbare Ergebnisse wie bei der Emotionsinduktion zeigten sich ebenfalls bei körperlicher und kognitiver Belastung. Die Befunde der vorliegenden Untersuchungen gelten damit für emotionale Situationen sowie auch für körperliche und kognitive Belastungen. Weder die Vorhersagen der Stress-Alexithymie Hypothese noch die der Entkopplungshypothese konnten in den vorliegenden Untersuchungen bestätigt werden. Ingesamt sprechen die Befunde daher dafür, dass eine mögliche höhere Vulnerabilität alexithymer Personen für körperliche Krankheiten nicht auf eine verstärkte physiologische Reaktivität auf spezifische emotionale Situationen zurückzuführen ist. Die Ergebnisse weisen allerdings auf eine in der Entkopplungshypothese nicht postulierte Dissoziation zwischen der objektiv messbaren und der wahrgenommenen physiologischen Reaktivität bei hoch alexithymen Patienten hin. Die stärkere Fokussierung auf körperliche Empfindungen lässt einen verstärkten Bericht körperlicher Symptome sowie ein verstärktes Krankheitsverhalten dieser Patienten erwarten. / Alexithymia describes a set of characteristics which are believed to reflect deficits in the processing and regulation of emotions. The core characteristics are a difficulty identifying one's own feelings and communicating them to others. Several studies show a relationship between alexithymia and illness. A possible mechanism is postulated in the ‘Stress-Alexithymia Hypothesis' (Martin & Phil, 1985): an inadequate regulation of emotions in stressful situations leads to a heightened and prolonged physiological activity, which in turn causes physical illness. The present study tested the predictions of this hypothesis in a non-clinical and a clinical sample. It was examined if high and low alexithymic patients differ in the tonic level and their reactions with regard to their subjective feelings and physiological variables. A sample of 43 non-patients was divided into high (n=19) and low (n=24) alexithymics according to a median-split of the total score of the 20-item Toronto Alexithymia Scale (TAS-20). Additionally, out of a sample of 347 inpatients of a large hospital for psychosomatic disorders, 82 patients with a mean age of 48 years were selected for high (n=39) or low (n=43) alexithymia using the TAS-20. Emotions as well as bodily and mental stress were induced using films, hyperventilation, and an emotional Stroop-task. Heart rate and skin conductance level were continuously recorded. Patients rated their actual emotional and physical state. During the films the alexithymic group reported significantly more difficulty expressing their feelings and a higher intensity of physical sensations. However, there were no significant differences between the two alexithymia groups with regard to the emotional and physiological responses to the films and the tasks. It is concluded that a supposed higher susceptibility of alexithymic individuals to physical disease seems not to be linked to higher physiological responses to specific emotional situations. However, an increased illness behaviour is expected in alexithymic patients.

Enzym-Modifikationen finden in der Natur in Form von posttranslationalen Protein-Modifikationen statt und sind ein faszinierender Mechanismus, um die biologische Vielfalt und Funktion von Proteinen um ein Vielfaches zu erhöhen. Daher ist es für ein ganzheitliches Verständnis bestimmter biologischer Prozesse oder enzymatischer Struktur-Funktions-Beziehungen unerlässlich, chemische Methoden zu entwickeln, die in der Lage sind, diese natürliche Diversität nachzuahmen.[61] Die wohl größte Herausforderung der chemischen Protein-Konjugation ist die chemo- und regioselektive Modifikation einer gezielten Aminosäure bei gleichzeitig milden und physiologischen Reaktionsbedingungen. Trotz zahlreich beschriebener Ansätze zur selektiven Protein-Modifikation, bedarf es weiterhin neuer Methoden, da viele bestehende Herangehens¬weisen auf ein spezielles System zugeschnitten sind.[9, 63] Aus diesem Grund sollte im Rahmen dieser Arbeit eine breit anwendbare Methode zur selektiven chemischen Tyrosin-Modifikation am Modell der Levansucrase aus Bacillus megaterium entwickelt werden. Durch eine zweistufige Protein-Modifikation, bestehend aus einer En-Reaktion im ersten Schritt und einer Click-Reaktion im zweiten Konjugationsschritt, gelang es die Produktspezifität der Bm Levansucrase rational zu beeinflussen. Zunächst wurde die Tyrosin-spezifische En-Reaktion mit der Luminol-Verbindung 1 an natürlich vorkommenden Tyrosin-Seitenketten der Levansucrase erprobt und analysiert. Hierbei zeigte sich durch massenspektrometrische Untersuchungen, dass hauptsächlich zwei der 25 vorhandenen Tyrosin-Reste mit dem Luminol-Tag 1 modifiziert wurden, zu denen die Seitenketten Y247 und Y196 gehörten. Um die Auswirkungen der Tyrosin-Modifikation leichter interpretieren zu können und eine gegenseitige Beeinflussung auszuschließen, wurde vorerst mit der Einzelmutante Y247F gearbeitet. Da nach der ersten Modifikation der Variante Y247F geringe Veränderungen im Produkt¬spektrum beobachtet wurden, insbesondere im hoch-molekularen Bereich, wurde die Click-Reaktion im zweiten Schritt mit der Intention durchgeführt, diesen Effekt zu verstärken. Schließlich bewirkte die Click-Reaktion mit Azidoglucose (AzGlc) bei Variante Y247F-1-AzGlc eine erhebliche Verschiebung der Produktverteilung von kleinen Fructooligosacchariden (ca. 1100 Da) hin zu hoch-molekularem Levan (ca. 2,1∙106 Da). Drei weitere Positionen, die in der dritten Zone des Enzyms liegen, wurden für die gentechnische Substitution gegen nicht-native Tyrosin-Reste ausgewählt. Dadurch wurden die Varianten E314Y, D248Y sowie F445Y erhalten und anschließend wie zuvor in zwei Schritten chemisch modifiziert. Die Modifikation dieser Varianten führte hinsichtlich der Veränderung des Produktprofils zu ähnlichen Ergebnissen, wie sie mit dem Enzym Y247F erhalten wurden (Übersicht 1, A). Um den Einfluss verschiedener Seitenketten zu analysieren, wurden neben der Azidoglucose vier weitere Azido-Verbindungen in der Click-Reaktion getestet. Die Resultate aus den genannten Untersuchungen und die Einbeziehung molekular¬-dynamischer Simulationen ließen erste Rückschlüsse auf die mechanistischen Prozesse der Bm Levansucrase und deren gezielte Manipulation zu: Die Größe der eingeführten Seitenkette sowie die Fähigkeit des Tags polare Wechselwirkungen auszubilden, spielen eine entscheidende Rolle zur rationalen Modulation der Produkt¬spezifität. Insbesondere die räumliche Orientierung und Bewegung der Seitenkette 1 AzGlc und die damit einhergehende sterische Hinderung trugen dazu bei, eine vorzeitige Dissoziation der wachsenden Fructane zu verhindern und ermöglichten dadurch die prozessive Polymersynthese. Weitere Erkenntnisse über den Levan-Elongationsmechanismus wurden durch die Modifikation der Varianten N126Y und S125Y erhalten. Diese lagen im Gegensatz zu den zuvor untersuchten Tyrosin-Resten nicht im Wachstumsverlauf des Substrats und besaßen zudem eine kürzere Distanz zum aktiven Zentrum. In beiden Fällen führte bereits die erste Modifikation mit Luminol-Derivat 1 zu völlig unter¬schiedlichen Produktprofilen im Vergleich zu den zuvor untersuchten Enzym-Varianten. Während mit der Variante N126Y-1 eine signifikante Akkumulation (bis zu 800 % Zunahme) verschiedener Oligosaccharide erzielt wurde, synthetisierte die Variante S125Y-1 schon nach dem ersten Modifikationsschritt Levan-Polymer (Übersicht 1, B/C). Die zugrunde-liegenden Interaktionen und Trajektorien der eingeführten Seitenkette wurden ebenfalls mit Hilfe von MD Simulationen analysiert und bestätigten die zuvor getroffenen Annahmen. Durch die räumliche Nähe zur Substrat-Bindungstasche reichte bei Variante S125Y 1 bereits die Luminol-Verbindung aus, um die Substrat-Dissoziation zu verhindern und damit die Polymer¬synthese zu induzieren. Hingegen dazu ergaben die Simulationen eine sehr dynamische und fluktuierende Seitenkette für N126Y-1, was vermutlich zur Destabilisierung initialer Wechselwirkungen zwischen Substrat und der Protein¬oberfläche führte und dadurch die Freisetzung und Akkumulation kurzer Oligo-saccharide begünstigte. Durch die bioorthogonale chemische Einführung einer artifiziellen Seitenkette war es schließlich möglich, das Produktspektrum der Bm Levansucrase sowohl in Richtung Polymersynthese als auch in Richtung kurzer Oligosaccharide zu lenken. Unter Verwendung der Tyrosin-spezifischen En-Reaktion wurden dafür gezielt native und nicht-native Tyrosin-Reste selektiv modifiziert und in einer Folge¬reaktion mittels Click-Chemie zusätzlich derivatisiert. Die Auswirkungen der Modifikations-Reaktionen auf den Elongationsmechanismus des Substrats konnten durch MD-Simulationen aufgeklärt werden. Das Ziel, die Produktspezifität der Levansucrase rational zu beeinflussen und in eine gezielte Richtung zu steuern, wurde damit erfolgreich umgesetzt. Ein weiterer Fokus dieser Arbeit lag darin, eine effiziente und einfache Methode zur Reinigung eines Fructan-Gemisches zu entwickeln, um damit den Zugang zu Oligo-sacchariden definierter Größen zu vereinfachen. Die Verfügbarkeit bestimmter Oligosaccharide in ausreichender Menge und Reinheit würde die Untersuchung von Fructanen auf ihre präbiotischen Eigenschaften erleichtern und zum Verständnis der Korrelation zwischen dem Darmmikrobiom und verschiedenen Krankheits¬bildern beitragen.[125] Mit Hilfe der Levansucrase-Variante K373L wurde ein Fructan-Gemisch synthetisiert, das im Vergleich zum Produkt¬profil des Wildtyps einen höheren Anteil kurzkettiger Oligosaccharide aufwies. In einem dreistufigen Reinigungsprozess wurde das Produktgemisch im ersten Schritt von den Monosacchariden Glucose und Fructose sowohl fermentativ durch den Hefe¬stamm H. polymorpha als auch chromatographisch per Silicagel separiert. Anschließend erfolgte eine grobe Trennung der Oligosaccharide nach dem Größen¬ausschlussprinzip mit einer Bio-Gel®P2-Säule. Im letzten Schritt wurde die Oligosaccharidfraktion, die hauptsächlich Tri- und Tetrasaccharide enthielt, schließlich mittels Umkehrphasen-Säulenchromatographie (RP18-HPLC) in die gewünschten Produkte aufgetrennt. Auf diese Weise gelang es, die Oligosaccharide 1 Kestose (28 %), 6 Kestose (56 %) und 6 Nystose (20 %) in hoher Reinheit (> 95 %) und moderaten Ausbeuten zu isolieren (Übersicht 2). Der letzte Teil dieser Arbeit sollte die verschiedenen Disziplinen der Biokatalyse, chemischen Protein-Modifikation und Click-Reaktion mit einer neuen Kompontente, der Photokatalyse, verbinden und in einem innovativen Konzept die Grundlage für die Kombination dieser Forschungsbereiche schaffen. In diesem Kontext wurde einerseits eine lineare photo-biokatalysierte Kaskaden-Reaktion entworfen und vorbereitet, während andererseits die Synthese eines clickbaren Photokatalysators durchgeführt wurde (Übersicht 3). Für den enzymatischen Teil der Kaskaden-Reaktion wurden die Halogenasen RebH und RadH mit den zugehörigen Regenerationssystemen Fre und GDH erfolgreich in E. coli exprimiert, gereinigt und deren Aktivität nachgewiesen. Darüber hinaus wurde ein aktiver Alkin-funktionalisierter Photokatalysator synthetisiert, dessen Aktivität auch nach der Click-Reaktion mit einer Aminosäure und einem Peptid erhalten blieb. Damit wurden die Grundlagen geschaffen, um z. B. photoaktive Bausteine in ein Enzym einzubringen und somit neue lichtabhängige Reaktionszentren oder sogenannte Designer-Enzyme zu erzeugen. / Enzyme modifications occur in nature in the course of post-translational protein modifications and are fascinating mechanisms to increase the biological variety and function of proteins many times over. For a deep understanding of certain biological processes or enzymatic structure-function relationships, it is therefore essential to develop chemical methods that are able to mimic this natural diversity.[61] Probably the greatest challenge of chemical protein conjugation is the chemo- and regioselective modification of a particular amino acid while using mild and physiological reaction conditions. Despite numerous approaches to selective protein modification, new methods are still needed, as many existing strategies are customized for a specific system.[9, 63] Therefore, the aim of this work was to develop a widely applicable method for selective chemical tyrosine modification using the levansucrase from Bacillus megaterium as a model system. By a two-step protein modification consisting of an ene-reaction in the first step and a click-reaction in the second conjugation step, the product specificity of the Bm-levansucrase could be rationally controlled. In the early stages, the tyrosine-specific ene-reaction with luminol compound 1 was tested and analyzed on naturally occurring tyrosine residues. Mass spectroscopic investigations showed that mainly 2 of the 25 existing tyrosine residues were modified with luminol tag 1, including the tyrosines Y247 and Y196. In order to be able to interpret the effects of the tyrosine modification more easily and to exclude a mutual influence of the introduced side chains, the single mutant Y247F was used for further investigations. Since small changes in the product spectrum were observed after the first modification of the levansucrase variant Y247F, especially in the high molecular weight range, the second modification was carried out with the intention of intensifying this effect even further. Finally, the click reaction with azido¬glucose (AzGlc) in variant Y247F-1-AzGlc caused a significant shift in the product distribution from small fructooligosaccharides (approx. 1100 Da) to high molecular weight levan (approx. 2,1∙106 Da). Three further positions, located in the third zone of the enzyme, were selected for genetic substitution against non-native tyrosine residues. Thus, the variants E314Y, D248Y and F445Y were obtained and then chemically modified in two steps as described before. In terms of product distribution and polymer synthesis, the modification of these variants led to comparable results to those obtained with the enzyme Y247F (overview 1, A). To analyze the influence of different side chains regarding size and polarity, four additional azido compounds were tested in the click reaction in comparison to the azidoglucose. The results of the above-mentioned investigations and the consideration of molecular dynamic simulations allowed first conclusions about the mechanistic processes of the Bm levansucrase and its specific manipulation. The size of the introduced side chain as well as the ability of the tag to form polar interactions play an important role in the rational modulation of the product specificity. In particular, the spatial orientation and movement of the tag and the resulting steric hindrance helped to prevent premature dissociation of the growing fructans and thus enabled the processive polymer synthesis. Further insights into the levan elongation mechanism were obtained by modifying the variants N126Y and S125Y. In contrast to previously investigated tyrosine residues, these positions were not located in the oligosaccharide elongation pathway and further they had a shorter distance to the active centre. In both cases, already the first modification with luminol derivative 1 led to completely different product profiles. While the variant N126Y-1 showed a distinct accumulation (up to 800 % increase) of different oligo¬saccharides, the variant S125Y-1 synthesized levan polymer already after the first modification step (overview 1, B/C). The interactions and trajectories of the introduced side chain were again analyzed with the aid of MD simulations and confirmed the previous assumptions. Due to the proximity to the substrate binding pocket, the luminol tag of variant S125Y-1 was already sufficient to prevent substrate dissociation and to induce polymer synthesis. In contrast, the simulations revealed a very dynamic and fluctuating side chain for N126Y-1, which presumably led to the destabilization of initial interactions between the substrate and the protein surface and thus triggered the release and accumulation of short oligosaccharides. Finally, the bioorthogonal chemical introduction of an artificial side chain made it possible to steer the product spectrum of the Bm-levansucrase towards both polymer synthesis and short oligosaccharides. Using the tyrosine specific ene-reaction, native and non-native tyrosine residues were selectively modified and additionally derivatized in a subsequent reaction by click-chemistry. The effects of the modification reactions on the elongation mechanism of the substrate were elucidated by MD simulations. The goal of rationally influencing the product specificity of the levansucrase and controlling the product synthesis in a specific direction was thereby successfully achieved. Another focus of this work was to develop an efficient and simple method for the purification of a fructan mixture in order to facilitate the access to oligosaccharides of defined sizes. The availability of certain oligosaccharide lengths in sufficient quantity and purity would improve the investigation of fructans for their prebiotic properties and contribute to the understanding of the correlation between the intestinal microbiome and various diseases.[125] By using the levansucrase variant K373L, a fructan mixture with a higher content of certain oligosaccharides compared to the product profile of the wild type enzyme, was synthesized. In a three-step purification process, the first step was to separate the product mixture from the monosaccharides glucose and fructose both by fermentation using the yeast strain H. polymorpha and chromatographically by silica gel. Subsequently, the oligosaccharides were separated by size exclusion chromatography using a Bio-Gel®P2 column. In the last step, the oligosaccharide fraction, which mainly contained tri- and tetrasaccharides, was finally separated into the desired products by reversed phase column chromatography (RP18-HPLC). In this way it was successfully achieved to isolate the oligosaccharides 1 kestose (28 %), 6 kestose (56 %) and 6 nystose (20 %) in high purity (> 95 %) and moderate yields (overview 2). The last part of this work was intended to combine the different disciplines of biocatalysis, chemical protein modification and click reaction with the new component photocatalysis, and to create the basis for combining these research areas in an innovative concept. In this context a linear photo-biocatalysed cascade reaction was developed and prepared on the one side, while on the other side the synthesis of a clickable photocatalyst was performed (overview 3). For the enzymatic part of the cascade reaction the halogenases RebH and RadH with the corresponding regeneration systems Fre and GDH were successfully expressed, purified and their activity with the natural substrates was verified. In addition, an active alkyne-functionalized photocatalyst was synthesized, whose activity was retained even after the click reaction with an amino acid or peptide. This created the basis for introducing photoactive building blocks into larger structures or an enzyme and thereby generating new light-dependent reaction centres or so-called designer enzymes.

In der Initiationsphase der akuten Graft-versus-Host Erkrankung (GvHD) werden CD4+ T-Zellen in den lymphatischen Organen durch hämatopoietische Antigen-präsentierende Zellen aktiviert. Im Gegensatz dazu, werden in der Effektorphase CD4+ T-Zellen von nicht-hämatopoetischen Zellen im Dünndarm aktiviert. Wir stellten die Hypothese auf, dass alloreaktive CD4+ T-Zellen nach allogener hämatopoetischer Zelltransplantation, welche in der Initiationsphase der aGvHD vorwiegend in die sekundären lymphatischen Organe migrieren, dort durch nicht-hämatopoetische Lymphknoten-Stromazellen über die Erkennung von MHC-Klasse II aktiviert werden. Um diese Hypothese zu testen, setzten wir ein von allogenen CD4+ T-Zellen-abhängiges MHC Major Mismatch aGvHD Mausmodell ein, um diese Zusammenhänge näher zu erforschen. Mittels Biolumineszenz-Bildgebung und dreidimensionale Lichtblattmikroskopie und Durchflusszytometrie-Analysen von früheren Zeitpunkten nach einer alloHCT bzw. im Anfangsstadium der aGvHD konnten wir zeigen, dass allogene T-Zellen exklusiv in die Milz, Lymphknoten und die Peyerschen Plaques migrieren und nicht in die intestinale Lamina propria. Indem wir transgene Mauslinien verwendeten, die keine oder eine nur partielle komplette hämatopoietische Antigenpräsentation aufwiesen, konnten wir eine sehr früh auf die alloHCT folgende allogene CD4+ T-Zellaktivierung in den lymphoiden Organen von MHCIIΔCD11c and MHCIIΔ Knochenmark-Chimären nachweisen. Aufgrund des, bei den MHCIIΔ Knochenmarks-Chimären auftretenden Versagens der negativen Thymusselektion und die daraus resultierende autoreaktive Immunreaktionen nach einer syngenen HCST stellte sich heraus, dass dies ein ungeeignetes Modell für die Untersuchung der Präsentation nicht-hämatopoetischer Antigene bei GvHD ist. Um diese Herausforderung zu bewältigen, generierten wir MHCIIΔVav1 Mäuse bei denen die MHC-Klasse-II-Expression auf allen hämatopoetischen Zellen fehlt. MHCIIΔVav1 Mäuse entwickelten eine aGvHD, wobei die Lymphknoten-Stromazellen dieser Tiere allogene CD4+ T-Zellen in gemischten Lymphozytenreaktionen aktivieren konnten. Ebenso konnten mesenteriale Lymphknoten von CD11c.DTR-Mäusen, die zuvor in eine MHCIIΔ Maus transplantiert wurden, CD4+ T-Zellen in vivo aktivieren, wodurch die Lymphknoten-Stromazellen eindeutig als nicht-hämatopoetische Antigen-präsentierende Zellen der lymphoiden Organe nachgewiesen werden konnten. Über das Cre/loxP-System konnten wir Knockout-Mäuse mit fehlender MHCII-Expression in Subpopulationen von Lymphknoten-Stromazellen generieren und verwendeten dann Einzelzell-RNA-Sequenzierung. Hier wählten wir Ccl19 und VE-Cadherin aus, um unsere Analyse spezifisch auf die fibroblastischen retikulären Zellen bzw. Endothelzellen der Lymphknoten zu konzentrieren. Bei MHCIIΔCcl19 Mäusen war die Aktivierung alloreaktiver CD4+ T-Zellen in der Initiationsphase der aGvHD mäßig reduziert, während das Fehlen von MHCII auf den fibroblastischen retikulären Zellen zu einer Hyperaktivierung allogener CD4+ T-Zellen führte, was wiederum eine schlechtere Überlebensrate der Mäuse zur Folge hatte. Dieser Phänotyp wurde durch regulatorische T-Zellen moduliert, die in der Lage waren, H2-Ab1fl Mäuse von den Folgen von GvHD zu retten, jedoch nicht die MHCIIΔCcl19. Ein Knock-out von MHCII auf Endothelzellen von MHCIIΔVE-Cadherin Mäusen, führte in der Initiationsphase der GvHD nur zu einer mäßig reduzierten Aktivierung von CD4+ T-Zellen. Umgekehrt zeigten MHCIIΔVE-Cadherin Mäuse im Langzeitüberleben jedoch einen protektiven Phänotyp verglichen mit wurfgeschwister H2-Ab1fl Mäusen. Um die Bedeutung der MHCII-Antigenpräsentation der Endothelzellen zu untersuchen, generierten wir außerdem MHCIIΔVE-CadherinΔVav1 Mäuse, bei welchen eine Antigenpräsentation, weder im endothelialen noch im hämatopoetischen Kompartiment möglich war. Lymphknoten-Stromazellen von MHCIIΔVE-CadherinΔVav1 Mäusen waren nicht in der Lage, alloreaktive CD4+ T-Zellen in einer gemischten Lymphozytenreaktion zu aktivieren. Insgesamt konnten wir zum ersten Mal beweisen, dass die MHC-Klassse II auf den Lymphknoten-Stromazellen eine entscheidende Rolle bei der Modulation allogener CD4+ T-Zellen in der Initiations- und schließlich in der Effektorphase der Graft-versus-Host-Disease spielt. / In the initiation phase of acute graft-versus-host disease (aGvHD), CD4+ T cells are activated by hematopoietic antigen presenting cells in secondary lymphoid organs whereas in effector phase by non-hematopoietic cells in the small intestine. We hypothesized that alloreactive CD4+ T cells primarily home to the secondary lymphoid organs subsequent to allogeneic hematopoietic cell transplantation in the initiation phase of aGvHD and are activated by the non-hematopoietic lymph node stromal cells via MHC class II. To test this hypothesis, we employed CD4+ T cell-dependent major mismatch aGvHD mouse model to study this correlation. Upon analyzing the early events following allo-HCT with bioluminescence imaging, flow cytometry and whole-mount light sheet fluorescence microscopy, we found that allogeneic T cells exclusively home to the spleen, lymph nodes and the Peyer’s patches and not to the intestinal lamina propria in the initiation phase of aGvHD. Utilizing mice devoid of partial or complete hematopoietic antigen presentation we could show allogeneic CD4+ T cells activation in the lymphoid organs of MHCIIΔCD11c and MHCIIΔ BM chimeric mice early after allo-HCT. MHCIIΔ BM chimeras failure of thymic negative selection and developing tissue wasting disease upon syn-HCT deemed them unsuitable to study non-hematopoietic antigen presentation in aGvHD. To overcome this challenge, we generated MHCIIΔVav1 mice that lack MHC class II expression on all hematopoietic cells. MHCIIΔVav1 mice were susceptible to aGvHD and LNSCs from these animals activated allogeneic CD4+ T cells in mixed lymphocyte reaction. Likewise, mesenteric lymph nodes from CD11c.DTR mice surgically transplanted into a MHCIIΔ mouse could activate CD4+ T cells in vivo, clearly demonstrating LNSCs as non-hematopoietic APCs of the lymphoid organs. We specifically target lymph node stromal cell subsets via the Cre/loxP system, we employed single cell RNA sequencing and selected Ccl19 and VE-Cadherin to specifically target the fibroblastic reticular cells and endothelial cells of the lymph nodes respectively. In MHCIIΔCcl19 mice, alloreactive CD4+ T cells activation was discreetly reduced in the initiation phase of aGvHD whereas absence of MHCII on fibroblastic reticular cells resulted in hyper-activation of allogeneic CD4+ T cells leading to poor survival. This phenotype was modulated by the regulatory T cells that were able to rescue H2-Ab1fl mice but not the MHCIIΔCcl19 subsequent to GvHD. Knock-out of MHCII on endothelial cells MHCIIΔVE Cadherin, resulted only in modest reduction of CD4+ T cells activation in the initiation phase of GvHD, conversely MHCIIΔVE Cadherin mice showed a protective phenotype compared against littermates H2-Ab1fl mice in long-term survival. Furthermore, to pin-point endothelial cells MHCII antigen presentation we generated MHCIIΔVE Cadherin ΔVav1 animals devoid of antigen presentation in both endothelial and hematopoietic compartments. LNSCs from MHCIIΔVE Cadherin ΔVav1 were unable to activate alloreactive CD4+ T cells in mixed lymphocyte reaction. Altogether, we demonstrate for the first time that MHC class II on the lymph node stromal cells plays a crucial role in the modulation of allogeneic CD4+ T cells in the initiation and later in the effector phase of graft-versus-host-disease.

Universiẗat, Diss., 2002--Bielefeld.

Universiẗat, Diss., 2003--Bielefeld.

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