Multiple sclerosis (MS) is the most common chronic inflammatory disease of the central nervous system in Europe and North America with unknown etiology and only limited treatment options available. Studies using the animal model experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) have shown, that CD4 T helper (Th) cells of the Th1 or Th17 subtype are the essential mediators of the disease, whereas the contribution of CD8 T cells is controversially debated. In parallel to the pathogenic role of T cells in MS and EAE, also a regulatory role for T cells is acknowledged. The overall aim of this work was to better understand the phenotype and the role of regulatory T cells of the CD4- and CD8-subset, in order to apply them as a therapeutic approach in EAE. Therefore, the phenotype of these cells was studied and modified in vitro, and their behavior was monitored in vivo using two-photon laser scanning microscopy. First, it was investigated if and how the immunomodulatory drug atorvastatin can shift the T cell response into a regulatory direction. Atorvastatin directly inhibited proliferation of naïve CD4 T cells, but did not directly induce regulatory T cells. In contrast, co-culture of CD4 T cells with immature dendritic cells (DC), generated in the presence of atorvastatin, induced IL-10 Treg cells with increased suppressive potential. The treatment of DC with atorvastatin and the modulation of DC-T cell interactions might therefore be a promising starting-point for future therapies. Furthermore, the role of CD8 T cells in MOG-induced EAE was investigated. Using a new experimental approach it could be shown, that CD8 T cells did not induce the disease and had no effect on the clearly CD4-mediated disease. Interestingly CD8 T cells were present in high numbers in the CNS, but showed a distinctly different motility pattern from CD4 T cells. Also, CD8 T cells showed an activated effector phenotype, expressing high amounts of IFN-γ, but no IL-17 or regulatory markers. This is in line with the finding, that only IL-17-expressing MOG-specific CD4 Th17 cells, but not IFN-γ-expressing MOG- specific CD4 Th1 cells established long-lasting contacts with neurons, leading to neuronal cell death. Finally, it was examined if it is possible to generate or expand CD8 T cells with regulatory potential in vitro from EAE-recovered mice. It could be shown here, that co-culture with irradiated myelin-specific CD4 T cells generated CD8 T cells with the potential to specifically suppress proliferation and IL-17 production of myelin-specific CD4 Th17 cells in vitro in a contact-dependent way. This indicates that the generation/expansion of suppressor CD8 T cell is possible and an approach worthwhile following for the therapy of EAE.
Multiple Sklerose (MS) ist die häufigste chronisch-entzündliche Erkrankung des zentralen Nervensystems in Europa und Nordamerika, mit unbekannter Ursache und beschränkten Therapiemöglichkeiten. Studien des Tiermodells der MS, der Experimentellen Autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE), haben gezeigt, dass CD4 T-Zellen des Subtyps Th1 oder Th17 für die Krankheit verantwortlich sind, wohingegen die Rolle von CD8 T-Zellen umstritten ist. Neben der pathogenen Rolle von T-Zellen in der MS und der EAE ist aber auch eine regulatorische Rolle der T-Zellen bekannt. Das übergeordnete Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Phänotyp und die Rolle von regulatorischen T-Zellen des CD4 und CD8 Subtyps besser zu verstehen um sie als Therapie in der EAE einsetzen zu können. Dazu wurde der Phänotyp dieser Zellen in vitro untersucht und modifiziert, sowie das Verhalten der Zellen in vivo mittels 2 Photonenmikroskopie untersucht. Zuerst wurde untersucht, ob und wie das immunmodulatorische Medikament Atorvastatin T-Zellen in eine regulatorische Richtung lenken kann. Es konnte gezeigt werden, dass Atorvastatin die Proliferation von naiven CD4 T-Zellen direkt hemmt, diese aber nicht in eine regulatorische Richtung lenkt. Im Gegensatz dazu führte die Kokultur von CD4 T-Zellen mit unreifen dendritischen Zellen (DC), die in der Anwesenheit von Atorvastatin generiert worden waren, zu IL-10 Treg-Zellen mit höherem suppressorischem Potential. Die Behandlung von DC mit Atorvastatin und die Modulation von DC-T-Zell Interaktionen könnten deshalb vielversprechende Ansatzpunkte für neue Therapiemöglichkeiten sein Des Weiteren wurde die Rolle von CD8 T-Zellen in der MOG-induzierten EAE genauer untersucht. Mit Hilfe eines neuen experimentellen Ansatzes konnte gezeigt werden, dass CD8 T-Zellen die Krankheit nicht auslösten und auch keinen Einflauss auf die Krankheit hatten, welche klar CD4-vermittelt war. Viele CD8 T-Zellen wanderten ins Hirngewebe ein, zeigten aber ein anderes Verhaltensmuster als CD4 T- Zellen. Die CD8 T-Zellen zeigten ausserdem einen aktivierten Effektor-Phänotyp und exprimierten viel IFN-γ, aber kein IL-17 und keine regulatorischen Marker. Dies stimmt mit der Beobachtung überein, dass nur IL-17-produzierende MOG- spezifische CD4 Th17-Zellen aber nicht IFN-γ-produzierende MOG-specifische CD4 Th1-Zellen langanhaltende Kontakte mit Neuronen eingingen, die schliesslich zum neuronalen Zelltod führten. Abschliessend wurde untersucht, ob aus CD8 T-Zellen, die aus Mäusen in der Remissionsphase einer EAE isoliert wurden, in vitro regulatorische Zellen generiert oder expandiert werden können. Die Kokultur mit bestrahlten Myelin-spezifischen CD4 T-Zellen erzeugte regulatorische CD8 T-Zellen, welche die Proliferation und IL-17-Produktion von Myelin-spezifischen CD4 Th17-Zellen gezielt unterdrückten. Dies zeigt, dass es möglich ist regulatorische CD8 T-Zellen zu generieren/expandieren und dass dies einen vielversprechenden Therapieansatz in der EAE darstellen könnte.
