Auswirkungen von kurzzeitigem psychischem Laborstress auf die Verteilung von T -Zell-Subpopulationen und Effektormechanismen des peripher zirkulierenden T -Zell-Pools

Abstract

Es ist bekannt, dass psychischer Stress das Immunsystem beeinflussen kann. Ein potentiell verstärkender Einfluss von kurzfristigen psychischen Belastungen auf die Funktionen der angeborenen und adaptiven Immunität wird aktuell kontrovers diskutiert. Obwohl die T-Lymphozyten eine Schlüsselposition in der adaptiven Immunität einnehmen, wurde ihre Rolle in diesem Zusammenhang beim Menschen noch nicht ausreichend untersucht. Die Frage, ob eine akute Stressreaktion zu einer spezifischen Umverteilung von T-Zell-Subpopulationen in die Kompartimente führt, in denen sie sich potentiell am effektivsten an einer Immunreaktion beteiligen, konnte bisher noch nicht abschließend beantwortet werden. In der vorliegenden Arbeit wurden die CD4+ und CD8+ T-Lymphozyten des peripheren Blutes von 22 jungen, gesunden, männlichen Probanden vor und nach einer kurzfristigen psychischen Belastungssituation anhand der Expression von Adhäsionsmolekülen, Chemokinrezeptoren und intrazellulären Effektorproteinen analysiert und in distinkten Subpopulationen quantifiziert. Die experimentelle Stressinduktion erfolgte durch einen standardisierten mentalen Belastungstest am Computer, der unter Zeitdruck zu bewältigen war. Eine kurzzeitige stressinduzierte psychophysiologische Aktivierung konnte anhand von psychologischen Fragebögen (STAXI) und dem Anstieg von physiologischen Parametern (Blutdruck, Herzfrequenz) bestätigt werden. Es stellte sich heraus, dass es unter der kurzzeitigen experimentellen Stresssituation zu einer Zunahme von antigenerfahrenen CD4+ und CD8+ T-Lymphozyten vom Effektorzelltyp TEM (CCR7– CD45RA–) und TEMRA (CCR7– CD45RA+) im peripheren Blut kam. Auch konnte eine Zunahme von CD4+ und CD8+ T-Lymphozyten, die die intrazellulären Effektormoleküle Granzym B und Perforin exprimierten, nachgewiesen werden. Andererseits konnte eine Abnahme von CD4+ und CD8+ T-Zellen, die über keine oder wenige unmittelbare Effektorfunktionen verfügen (Tnaive CCR7+CD45RA+ bzw. und TCM CCR7+CD45RA–), beobachtet werden. Diese Ergebnisse unterstützen das Konzept einer stressinduzierten Verstärkung von angeborener und adaptiver Immunität und könnten eine wichtige Bedeutung für durch Stress bedingte Veränderungen immunologischer Prozesse mit T-Zell- Beteiligung besitzen sowie demzufolge von unmittelbarer klinischer Relevanz sein, wie beispielsweise im Rahmen verschiedener Autoimmunerkrankungen, bei der Wundheilung oder einer Immunisierungsreaktion.

Acute psychological stress is known to exert a variety of characteristic effects on the human cellular immune system. Stress-induced increases of peripheral natural killer cells as part of the innate immune system have been shown repeatedly. In contrast, the effects of acute psychological stress on T lymphocytes as key players of the acquired immune system have not been investigated systematically yet. Using four-color flow cytometry, we analysed the composition of distinct CD4+ and CD8+ peripheral blood T cell subtypes according to their expression of adhesion molecules, chemokine receptors and intracellular effector molecules in 22 young, healthy, male subjects undergoing a brief laboratory stressor. Our computer based information processing task led to an increase in subjectively perceived stress and cardiovascular activation, as indicated by levels of state anger, heart rate and systolic and diastolic blood pressure. Importantly, we found a stress- induced increase in peripheral memory effector (CD45RA-CCR7-) and terminally differentiated (CD45RA+CCR7-) CD4+ and CD8+ T cells. Additionally, we observed a significant increase in the peripheral numbers of CD4+ and CD8+ T cells expressing Granzyme B or Perforin. In marked contrast, our experimental stressor led to a decrease in the numbers of peripheral CD4+ and CD8+ naïve (CD45RA+CCR7+) and central memory (CD45RA-CCR7+) T cells. These findings support the concept of acute psychological stress enhancing functions of both innate and acquired immune system, possibly leading to a redistribution of immune cells into the compartments in which they can act most quickly against invaders. Such an immunoenhancement might promote immunoprotection in case of wounding, infection or vaccination, but it could also lead to exacerbation in immunopathological diseases and therefore be of immediate clinical relevance.