Die Rolle von dendritischen Zellen und T-Zellregulation in der Pathogenese des Morbus Whipple

Abstract

Der Morbus Whipple (MW) ist eine chronische systemische Infektion mit dem ubiquitär vorkommenden Bakterium Tropheryma (T.) whipplei, welche mit subtilen Immundefekten assoziiert zu sein scheint. Kennzeichnend für MW-Patienten ist die massive Infiltration der duodenalen Mukosa mit T. whipplei-gefüllten Makrophagen und das Fehlen einer T. whipplei-spezifischen T-Helferzell Typ 1 (Th1)-Antwort. Obwohl dendritische Zellen (DC) für die Initiierung von T-Zell- Antworten zur Abwehr intrazellulärer Bakterien essenziell sind, war bislang nichts über ihre Rolle in der Pathogenese des MW bekannt. Ebenfalls unklar war, ob regulatorische T-Zellen (Treg) bei MW-Patienten an der Suppression von T-Zell Antworten beteiligt sind. Daher war es das Ziel dieser Arbeit, DC von MW Patienten hinsichtlich der Verteilung in Blut und Geweben, der Funktionalität und deren Beeinflussung durch T. whipplei zu untersuchen sowie bei MW-Patienten Veränderungen der CD4+ T-Zellpopulation und suppressive Effekte durch Treg zu analysieren. In der duodenalen Mukosa und in Lymphknoten von MW-Patienten war die Anzahl der DC im Vergleich zu Kontrollgewebe nicht signifikant verändert. Im Blut von unbehandelten MW-Patienten waren myeloide DC im Vergleich zu Kontrollpersonen jedoch reduziert und zeigten eine verringerte Ausreifung und Interleukin (IL)-12-Produktion in Reaktion auf bakterielle Stimuli. Aus Monozyten in vitro differenzierte DC von MW-Patienten unterschieden sich nicht hinsichtlich Phänotyp, Endozytosekapazität und Fähigkeit zur Aktivierung Antigen-spezifischer CD4+ T-Zellen von DC der Kontrollpersonen. Allerdings zeigten die DC aus MW Patienten in vitro eine defekte IL-12-Sekretion und waren in der Kokultur mit autologen T-Zellen nicht in der Lage, eine T. whipplei-spezifische Th1-Reaktion zu induzieren. Sowohl in vitro als auch in situ wurde T. whipplei von unreifen DC aufgenommen, lieferte jedoch nur schwache Stimuli für die Aktivierung der DC. Lymphknoten mit einer T. whipplei-Besiedlung zeigten strukturelle Veränderungen, welche von einer signifikanten Reduktion der Lymphozyten-Proliferation begleitet wurden. Dies spiegelte sich auch in der verringerten Anzahl der CD4+ T-Zellen im Blut von unbehandelten MW-Patienten wider. Zudem waren bei MW-Patienten unabhängig vom Therapiestatus sowohl der Anteil der zirkulierenden CD4+ T-Zellen mit Darmtropismus als auch die Anzahl der CD4+ und CD45RO+ (Effektor-/Gedächtnis-) T-Zellen in der duodenalen Mukosa reduziert. Dagegen zeigten unbehandelte MW-Patienten im Vergleich zu Kontrollpersonen eine lokal erhöhte Anzahl an Treg im Duodenum und eine erhöhtes suppressives Potenzial der Treg gegenüber Th1- und Th17-Zellen im Blut. Aktivierte T-Zellen nahmen im Blut von unbehandelten MW-Patienten im Vergleich zu Kontrollpersonen zwar einen höheren Anteil innerhalb der CD4+ T-Zellen ein, zeigten aber einen anergen Phänotyp und eine reduzierte Reaktivität gegenüber Recall-Antigenen und polyklonaler Stimulation. Während die polyklonale und Antigen-spezifische T-Zell-Reaktivität nach der Behandlung wieder das Normalniveau erreichte, blieb die fehlende T. whipplei-spezifische Th1-Antwort der MW Patienten bestehen. Die Ergebnisse dieser Arbeit verdeutlichen, dass die reduzierte IL-12-Produktion der DC, deren unzureichende Aktivierung durch T. whipplei und die Treg-vermittelte Suppression von T-Zell-Antworten an der Immunpathogenese des MW beteiligt sind.

Whipple’s disease (WD) is a chronic systemic infection with the ubiquitous bacterium Tropheryma (T.) whipplei, which seems to be associated with subtile immunodeficiencies. The hallmark of WD patients is the massive infiltration of the duodenal mucosa with T. whipplei-stuffed macrophages and the lack of a T. whipplei-specific T helper cell type 1 (Th1) response. Although dendritic cells (DC) are essential for the initiation of T cell responses to ward off intracellular bacteria, nothing was known so far about their role in the pathogenesis of WD. It was also unclear, if regulatory T cells (Treg) were involved in the suppression of T cell responses in WD patients. Therefore the aim of this work was to examine DC from WD patients in terms of distribution in blood and tissues, functionality and the influence of T. whipplei, as well as to analyze alterations within the CD4+ T cell population and suppressive effects of Treg in WD patients. Within the duodenal mucosa and lymph nodes from WD patients the number of DC was not significantly altered as compared to control tissue. But myeloid DC were reduced in the blood of untreated WD patients in comparison to control subjects, and showed a reduced maturation and production of interleukin (IL)-12 in response to bacterial stimuli. In vitro, monocyte-derived DC of WD patients did not differ in phenotype, endocytotic capacity, and the ability to activate antigen-specific CD4+ T cells from DC of control subjects. However, DC from WD patients exhibited a defective IL-12 secretion in vitro, and were not able to induce a T. whipplei- specific Th1 reaction when co-cultured with autologous T cells. T. whipplei was ingested by immature DC, both in vitro and in situ, but provided only weak stimuli for the activation of DC. Lymph nodes colonized by T. whipplei showed structural changes accompanied by a significant reduction of lymphocyte proliferation. This was also reflected by the reduced number of CD4+ T cells in the peripheral blood of untreated WD patients. Moreover, the proportion of circulating CD4+ T cells with gut tropism as well as the number of CD4+ and CD45RO+ (effector/memory) T cells in the duodenal mucosa were reduced in WD patients, irrespective of their treatment status. In contrast, untreated WD patients showed a locally increased number of Treg in the duodenum and an enhanced suppressive potential of Treg towards Th1 and Th17 cells in the blood as compared to control subjects. Activated T cells comprised a higher proportion within the CD4+ T cells in the blood of untreated WD patients than of control subjects, but showed an anergic phenotype and a reduced reactivity towards recall antigens and polyclonal stimulation. While the polyclonal and antigen-specific T cell reactivity reached normal levels after treatment, the lack of a T. whipplei-specific Th1 response remained in WD patients. The results of this work indicate that the reduced IL-12 production by DC, their insufficient activation by T. whipplei, and the Treg-mediated suppression of T cell responses are involved in the immunopathogenesis of WD.