Die Aufrechterhaltung der mukosalen Immunität wird durch eine koordinierte Rezirkulation und gerichtete Rekrutierung von Lymphozyten in das intestinale Gewebe gewährleistet. γδ T-Zellen, eine kleine Lymphozyten-Subpopulation, wurden bereits als wichtige Immunregulatoren während einer intestinalen Entzündung identifiziert. Der gerichtete Migrationsprozess der γδ T-Zellen in das akut entzündete Kolon wird dabei durch die Expression gewebsspezifischer Adhäsionsmoleküle und Integrine sowie einer bestimmten Kombination von Homing- Rezeptoren unterstützt. In den hier vorgestellten Untersuchungen wurden unter Verwendung des Mausmodells der DSS-induzierten Kolitis drei Schwerpunkte fokussiert: Im ersten Teil wurden γδ T-Zellen des Peritoneums unter homöostatischen und inflammatorischen Bedingungen hinsichtlich ihrer Funktion und ihres Phänotyps charakterisiert. Im zweiten Schritt wurden die Modulationsfähigkeit von γδ T-Zellen und die Relevanz des Peritoneums bei Imprintingvorgängen peripher zirkulierender γδ T-Zellen untersucht. Abschließend wurden das Migrationsverhalten peritonealer γδ T-Zellen in den Darm und deren potentieller Einfluss auf eine akute Entzündung im Kolon analysiert. Zunächst wurden die phänotypischen und funktionellen Merkmale von γδ T-Zellen in den verschiedenen Organen Milz, Peritoneum und Kolon unter homöostatischen Bedingungen untersucht und mit denen während einer akuten Kolitis verglichen. Ein Anteil peritonealer γδ T-Zellen exprimierte die charakteristischen Homingfaktoren CCR6, LFA-1, CD44, α4β7 und α4β1, welche mit Migration in das Kolon assoziiert sind. Peritoneale γδ T-Zellen zeigten weiterhin einen reiferen und aktivierten Phänotyp als ihr splenozytären Pendants. In in vitro Stimulationsexperimenten konnte gezeigt werden, dass der Anteil IL-17-produzierender γδ T-Zellen im Peritoneum signifikant höher war als in der Milz. γδ T-Zellen und die IL-17- produzierende Subpopulation in Peritoneum und Kolon wurden näher definiert: Peritoneale IL17+ γδ T-Zellen waren negativ für CD27 und CD8α, die IL17- γδ T-Zellen positiv für die Expression von CD27, wobei CD27 als einzigartiger Differenzierungsmarker zwischen IL17+ und IL17- γδ T-Zellen der Bauchhöhle identifiziert wurde. Im Kolon exprimierten sowohl γδ T-Zellen der Lamina Propria und des intraepithelialen Kompartiments CD8α. Die IL-17 Produzenten waren in beiden Kompartimenten negativ für CD8α. Um zu untersuchen, ob die peritoneale Mikroumgebung die funktionelle Stabilität und Plastizität peripher zirkulierender γδ T-Zellen beeinflusst, wurden peritoneale und splenozytäre γδ T-Zellen auch auf transkriptioneller Ebene näher charakterisiert. Peritoneale γδ T-Zellen zeigten im Unterschied zu splenozytären γδ T-Zellen höhere Expressionslevel charakteristischer Transkriptionsfaktoren für die TH17-Zelldifferenzierung. Interessanterweise zeigte der adoptive Transfer von Wt-Splenozyten in die peritoneale Mikroumgebung, dass splenozytäre γδ T-Zellen ihr Homing-Rezeptor-Muster ändern und an das der Peritonealhöhle adaptieren können. Anhand der durchgeführten Transferexperimente wurde hiermit erstmals die elementare Bedeutung des Peritoneums beim Imprinting peripher zirkulierender γδ T-Zellen hervorgehoben. Adoptive Transferexperimente von Wt- Splenozyten in die peritoneale Mikroumgebung bewiesen, dass γδ T-Zellen von der Peritonealhöhle in die Lamina Propria und das intraepitheliale Kompartiment des entzündeten Kolons migrieren können. Die Rekrutierung von γδ T-Zellen aus dem Peritoneum in das entzündete Kolon war ähnlich effektiv wie das Homing von γδ T-Zellen über den venösen Weg. Zusammenfassend wurde festgestellt, dass gewebsspezifische Faktoren des Peritoneums einen Einfluss auf die Funktionalität, den Phänotyp und die Migrations- und Differenzierungskapazität von γδ T-Zellen haben. Die gerichtete Migration von γδ T-Zellen in das akut entzündete Kolon könnte dabei durch Imprintingmechanismen in der peritonealen Mikroumgebung unterstützt werden.
The coordinated recirculation and directed recruitment of lymphocytes to intestinal tissue is a prerequisite to maintain mucosal immunity. γδ T-cells, a small subset of lymphocytes, have already been identified as important immunoregulators during intestinal inflammation. A coordinated migration of γδ T-cells to the inflamed large intestine is supported by the expression of tissue-specific adhesion molecules and integrins as wells as a selective combination of homing receptors. The aim of this thesis was to analyze whether regulated migration represents a prerequisite for local differentiation and function of γδ T-cells under homeostatic conditions as well as during intestinal inflammation. First, function and phenotype of γδ T-cells from peritoneal cavity were characterized under homeostatic and inflammatory conditions. Secondly, it was investigated if the peritoneal microenvironment modulates γδ T-cell function and plasticity and whether this peritoneal imprinting alters the recirculation behavior of γδ T-cells. Finally, the kinetics of peritoneal γδ T-cell migration into the gut under homeostatic conditions as well as during an acute DSS-induced colitis were studied. Phenotypic and functional aspects of γδ T-cells in the different organs spleen, peritoneal cavity and large intestine were analyzed and then compared with those during an acute colitis. A proportion of γδ T-cells expressed the characteristic homing factors CCR6, LFA-1, CD44, α4β7 and α4β1 which are associated with migration into the large intestine. Peritoneal γδ T-cells displayed a more activated and mature phenotype than splenic γδ T-cells. It could be shown, that the frequency of IL-17 producing γδ T-cells in the peritoneal cavity was significantly higher than in the spleen. γδ T-cells and the IL-17 producing subpopulation have been further characterized: Peritoneal γδ T-cells are CD27+ and CD8α-, the IL-17 producing subpopulation is CD27 negative. CD27 could be identified as a unique differentiation marker between IL17+ und IL17- γδ T-cells in peritoneal cavity. In the large intestine, γδ T-cells of the lamina propria and the intraepithelial compartment express CD8α. IL-17 producing γδ T-cells in both compartments were negative for CD8α. Additionally, transcription factor gene expression levels of peritoneal in comparison to splenic γδ T-cells were analyzed. Peritoneal γδ T-cells revealed an increased expression of characteristic transcription factors regulating the differentiation of TH17 cells. Interestingly, when injected intraperitoneally, Wt splenic γδ T-cells acquired the homing receptor pattern of peritoneal γδ T-cells and profoundly changed their phenotype. Based on these transfer experiments, for the first time, the functional plasticity of peripherally circulating γδ T-cells and the relevance of the peritoneal cavity during imprinting processes could be demonstrated. Splenic γδ T-cells adoptively transferred into the peritoneal cavity could be recovered in the lamina propria and the intraepithelial compartment of the non- or inflamed colon showing for the first time that γδ T-cells migrate from the peritoneal cavity into the mucosal tissue of the gut. Comparative transfer experiments confirmed that recruitment of γδ T-cells from the peritoneal cavity is similarly effective to homing of γδ T-cells from the venous way. In summary, tissue- specific cues of the peritoneal cavity affect functionality, phenotype, migratory and differentiation capacity of γδ T-cells. The directed migration of γδ T-cells to the acute inflamed large intestine is supported by imprinting mechanisms in the peritoneal environment.
