Funktionelle Korrelate follikulärer T-Helferzellen in der Lunge von Sarkoidose-Patienten und in einem murinen Atemwegs-Inflammationsmodell

Abstract

Follikuläre T-Helferzellen stellen eine Subpopulation von T-Helferzellen dar, die im Rahmen der Keimzentrumsreaktion die Differenzierung von B-Zellen zu Gedächtnis-B-Zellen sowie langlebigen, hochaffinen, antikörperproduzierenden Plasmazellen in sekundär lymphatischen Organen steuert. Somit sind TFH-Zellen unverzichtbar für eine effektive, schnelle humorale Immunantwort und ihre Schlüsselrolle in der adaptiven Immunantwort macht sie zu einem idealen Target bei überschießenden B-Zell-Immunantworten, wie beispielsweise in Autoimmunerkrankungen. Keimzentrumsreaktionen finden nicht nur in sekundär lymphatischen Organen statt, sondern lassen sich auch in ektopisch lymphatischen Strukturen im entzündeten Gewebe nachweisen. Da zur Entstehung von ELS starke Stimuli benötigt werden, finden sie sich nur selten bei Autoimmunerkrankungen. Hier lassen sich jedoch häufig unstrukturierte lymphatische Infiltrate mit T-, B- und Plasmazellen (PZ) nachweisen. Daraus ergibt sich die Frage, ob T-Zellen in diesen unstrukturierten Infiltraten B-Zell-Hilfe leisten und ob sie als TFH-ähnliche Zellen agieren. In aktuellen Studien wurden bereits TFH-ähnliche Zellpopulation im entzündeten Gewebe beschrieben. Mit Hilfe eines Atemwegs-Inflammationsmodells in der Maus und bronchoalveolärer Lavage von Sarkoidose-Patienten wurden lungeninfiltrierende T-Helferzellen durchflusszytometrisch auf die Expression von TFH-Zell-Markern und ihr B-Zell-Helfer-Potential hin untersucht. Weder in der humanen BAL, noch im murinen Lungengewebe konnten klassische CXCR5+ Bcl-6+ TFH-Zellen nachgewiesen werden. Jedoch fand sich eine klar definierbare Population IL-21- produzierender PD-1+ CD4+ T-Zellen. Dass diese Zellen B-Zell-Hilfe leisten können, zeigte zum einen die Expression von CD40L, zum anderen die Induktion der Immunglobulinproduktion in Kokultur von T-Helferzellen aus der BAL mit B-Zellen. IL-21+ PD-1+ CD4+ T-Zellen aus Lunge und klassische TFH-Zellen aus dem Lymphknoten im Atemwegs-Inflammationsmodell ähnelten sich außerdem stark in ihrem transkriptionellen Profil. Im Vergleich zu klassischen TFH-Zellen konnte gezeigt werden, dass TFH-ähnliche Zellen in der Lunge von dem Kostimulator ICOS unabhängig zu sein scheinen. Des Weiteren exprimierten TFH-ähnliche Zellen aus der Lunge die Migrationsmarker CXCR3, CCR2 und CCR5, um in das entzündete Gewebe einwandern zu können. Die Ergebnisse dieser Arbeit legen nahe, dass IL-21-produzierende PD-1+ T-Helferzellen in den entzündeten Atemwegen einen TFH-ähnlichen Phänotyp besitzen und das Spektrum der B-Zell- helfenden T-Zellen erweitern. Die gleichzeitige Expression von PD-1, IL-21 und CD40L auf klassischen TFH-Zellen und TFH-ähnlichen Zellen macht diese Moleküle zu idealen Targets gegen proinflammatorische T-Zellen in SLO und entzündetem Gewebe.

Follicular helper T cells (TFH), a subpopulation of helper T cells, orchestrate the differentiation of B cells into memory B cells as well as long-lived, high-affinity, antibody-producing plasma cells during the germinal center reaction in secondary lymphoid organs. Therefore, TFH cells are essential for a fast and effective humoral immune reaction and their key role in the adaptive immune response makes them an ideal target in conditions with exaggerated B cell responses like autoimmune diseases. Germinal center reactions do not only take place in secondary lymphoid organs but can be observed in ectopic lymphoid structures (ELS) in inflamed tissue as well. Since the development of ELS requires a strong stimulus they rarely occur in autoimmune diseases. However, unstructured lymphocytic infiltrates with T, B and plasma cells are detected quite frequently in autoimmunity. Therefore, the question arises whether T cells provide B cell help in these unstructured infiltrates and act as follicular helper-like T cells. In recent studies, a TFH-like cell population providing B cell help in inflamed tissues has been described. The objective of this study was a further phenotypic characterization of TFH-like cells and their B helper potential using flow cytometry of T cells in lung tissue in a murine airway-inflammation- model and bronchoalveolar lavage (BAL) of sarcoidosis patients. The data show that classical CXCR5+ Bcl-6+ TFH cells were neither detectable in human BAL samples nor in murine lung tissue. However, CD4+ T cells producing IL-21 and expressing high levels of PD-1 were observed. Expression of CD40L and the ability to stimulate immunoglobulin production in coculture with B cells demonstrated the B cell helper potential of human BAL T cells. IL-21+ PD-1+ CD4+ T cells from murine lung resembled classical TFH cells from the lymphnode in terms of their transcriptional profile. In comparison to classical TFH cells, TFH-like cells in lung tissue seemed to develop and function independently of the costimulatory molecule ICOS. Furthermore, it was shown that TFH-like cells from the lung expressed homing receptors such as CXCR3, CCR2 and CCR5 which are likely to facilitate the immigration into inflamed tissue. This study indicates that IL-21-producing PD-1+ helper T cells in the inflamed airway and lung display a TFH-like phenotype and thereby broaden the spectrum of T cells with B cell helper potential. The shared expression of PD-1, IL-21 and CD40L on classical TFH as well as TFH-like cells makes these molecules potential targets against pro-inflammatory T cells in SLO as well as inflamed tissues.