Phänotyp und Aktivierungsstatus von CD4+ T-Zellen im Blut und entzündeten Gelenk rheumatischer Patienten

Abstract

Ziel dieser Arbeit war es, durch deskriptive Analyse des Phänotyps von CD4+ T-Zellen aus Synovialflüssigkeit (SF) und Blut Hinweise auf eine distinkte Genese der peripheren Arthritis bei Spondyloarthritis (SpA) und Rheumatoider Arthritis (RA) zu gewinnen. So können sich bei der Ankylosierenden Spondylitis (AS) als Prototyp der SpA subklinische Entzündungsreaktionen im Darm finden, während Patienten mit Psoriasisarthritis (PsA) oft entzündliche Hautveränderungen zeigen. Kreuzreaktivität von T-Zellen mit mikrobiellen Strukturen könnte somit zur Pathogenese beitragen. Bei der RA scheint dagegen eine Autoreaktion gegen körpereigene Gelenkstrukturen zu bestehen. Methodik Es wurden antigenerfahrene CD4+ T-Zellen (TEM-Zellen) im Blut und SF von SpA- und RA-Patienten mittels FACS hinsichtlich ihrer Expression von darm-, haut- und entzündungsspezifischen Homingrezeptoren analysiert, um Hinweise auf den Ort ihres Primings zu erhalten. Außerdem erfolgte eine Analyse des Aktivierungszustandes anhand CD25 und 41BB und der funktionellen Erschöpfung anhand des Markers PD-1 einschließlich präliminärer Experimente zur Zytokinexpression. Diese Analysen erfolgten selektiv für die Subpopulationen der konventionellen und regulatorischen T-Zellen (TREG-Zellen). Die Analyse der Helios-Expression sollte zwischen natürlichen nTREG-Zellen, die dem Thymus entstammen, und in der Peripherie induzierten iTREG-Zellen, diskriminieren. Ergebnisse Als erstes Ergebnis fand sich eine höhere Frequenz von TEM-Zellen im Blut bei RA-Patienten. Zweitens fand sich trotz der genannten Assoziationen keine erhöhte Expression von Homingrezeptoren auf den T-Zellen in der SF oder im Blut bei SpA-Patienten. Drittens ließ sich bei der Analyse der Expression der Chemokinrezeptoren eine Anreicherung von CCR5-positiven T-Zellen im entzündeten Gelenk feststellen. Viertens zeigte sich eine tendenziell erhöhte Frequenz von TREG-Zellen und Hinweise auf eine höhere Aktivierung in der SF ohne Unterschiede innerhalb der Erkrankungen. Auch fand sich kein Frequenzunterschied von nTREG-Zellen anhand des postulierten Markers Helios zwischen SpA und RA. Fünftens zeigte sich eine höhere Expression des T-Zellerschöpfungsmarkers PD-1 auf konventionellen als auch TREG-Zellen in der SF gegenüber Blut. Im Blut exprimierten besonders die T-Zellen von RA- Patienten das Molekül. Gleichzeitig fanden sich Hinweise auf eine Beeinträchtigung der antigenspezifischen Aktivierung der PD-1-exprimierenden T-Zellen. Schlussfolgerungen In dieser Arbeit konnten keine Hinweise für eine Anreicherung von darm- oder hautspezifischen T-Zellen am Ort der Entzündung bei SpA gefunden werden. Unsere Analysen bestätigen frühere Untersuchungen, die eine hohe Expression von CCR5 auf T-Zellen im Gelenk zeigen. Sowohl die lokale Anreicherung von PD-1-positiven TEM-Zellen und das Auftreten von aktivierten TREG-Zellen spricht für die Bedeutung von T-Zellen sowohl für die SpA als auch die RA-assoziierte Arthritis, eindeutige Unterschiede ließen sich hier nicht eruieren. Die Assoziation mit der Chronizität der Arthritis muss in größeren Kohorte untersucht werden.

The aim of this thesis was to obtain indications of a distinct genesis of peripheral arthritis in spondyloarthritides (SpA) and rheumatoid arthrits (RA) by descriptive analysis of the phenotype of CD4+ T-cells from synovial fluid (SF). Ankylosing spondylitis (AS) as a prototype of SpA can show subclinical inflammatory reactions in the intestine, while patients with psoriasis arthritis (PsA) often show inflammatory skin changes. The cross-reactivity of T-cells with microbial structures could contribute to the pathogenesis. By contrast, in RA there appears to be an autoreaction against structures of the joints. Methodology Antigen-experienced CD4+ T-cells (TEM-cells) in blood and SF of patients with SpA and RA were analyzed by FACS with regard to their expression of intestinal, dermal and inflammatory homing receptors to detect indications of the region of their priming. Futher, an analysis of the activation state was performed on the basis of CD25 and 41BB and of the functional exhaustion on the basis of the marker PD-1, including preliminary experiments of cytokine expression. These analyses occurred selectively for the subpopulation of the conventional and regulatory T-cells (TREG-cells). The analysis of the Helios-expression should discriminate between natural nTREG- cells which are derived from the thymus, and iTREG-Zellen which are induced in the periphery. Results First, a higher frequency of TEM-cells was found in the blood of patients with RA. Second, no increased expression of homing receptors on T-cells in SF or blood of SpA-patients was found, in spite of the associations discussed above. Third, an enrichment can be ascertained in the analysis of the expression of the chemokine receptors by CCR5-positive T-cells in the inflamed joint. Fourth, a higher frequency of TREG-cells and indications of a higher activation in SF without differences in the illnesses was shown. Also no difference in the frequency of nTREG-cells between SpA and RA was detected with the help of the postulated marker Helios. Fifth, a higher expression of the marker of T-cell-exhaustion PD-1 on conventional as well as on TREG-cells in SF compared with blood was found. In blood particularly the T-cells of patients with RA expressed the molecule. At the same time some evidence of an interference of the antigen-specific activation of PD-1 expressing T-cells was found. Conclusions In this thesis no indications could be found for an accumulation of intestinal or skin specific T-cells at sides of inflammation within SpA. Our analyses confirm former investigations which show a high expression of CCR5 on T-cells in the joint. The local accumulation of PD-1-positive TEM-cells and the appearance of activated TREG-cells underline the importance of T-cells in both SpA- and the RA-associated arthritis, clear differences could not be found. The association with the chronicity of the arthritis will have to be examined in bigger cohorts.