Induktion einer spezifischen Immuntoleranz durch hitzeinaktivierte Listeria monocytogenes und Flagellin

Abstract

Einleitung Allergien sind ein weit verbreitetes medizinisches Problem. Die meisten Therapieansätze sind bisher jedoch rein symptomatisch. Um Allergien heilen zu können benötigen wir ein besseres Verständnis ihrer Ursachen. Immuntoleranz beschreibt die erlernte Fähigkeit eines Lebewesens nicht auf ein Allergen zu reagieren. Regulatorische T-Zellen sind eng mit dieser Fähigkeit assoziiert. In Mausmodellen konnte gezeigt werden, daß hitzeinaktivierte Listeria monozytogenes (HKL) im Zusammenspiel mit Allergenen Immuntoleranz induzieren können. Wir wollten wissen, ob sich dieser Effekt auch in einem menschlichen Zellkulturmodell aus PBMC nachweisen lässt. Methoden Wir entwickelten ein humanes Zellkulturmodell mit dem eine allergen-spezifische T-Zellproliferation gegen Wiesenlieschgras erreicht werden kann. Diese Proliferation wurde mittels HKL oder listerienspezifischem Flagellin wieder supprimiert. Die T-Zellen wurden mittels Durchflusszytometrie genauer analysiert. Ergebnisse Auch wenn die Arbeit mit menschlichen PBMC deutlich heterogenere Ergebnisse erzielt als die Arbeit mit Labormäusen, konnten wir zum ersten Mal nachweisen, daß HKL in einem menschlichen Zellkulturmodell immunmodulatorische Fähigkeiten haben. Noch vor den funktionell sichtbaren Effekten konnten wir eine gesteigerte Apoptose durch HKL messen. Somit könnte Apoptose ein wichtiger Mechanismus beim Erreichen von Immuntoleranz sein. Der Nachweis von regulatorischen T-Zellen in unserem Modell ist jedoch schwierig. Die meisten Treg-Marker sind auch Aktivierungsmarker. In unseren allergischen Proben kam es zur stärksten Aktivierung. Somit sind Treg in unserem Modell nur indirekt messbar. Fokussiert man jedoch auf die Zusammensetzung der CD25(+) Zellen, so sieht man eine vermehrte Expression Treg-spezifischer Marker durch HKL oder Flagellin. Der beste Treg-Marker in unserem Modell war LAP. Hiermit können TGF-β-produzierende Zellen nachgewiesen werden. Diskussion HKL und Flagellin sind vielversprechende Kandidaten für die Entwicklung einer kausalen Therapie von Allergien. Wir fanden Hinweise, daß durch die gleichzeitige Inkubation von PBMC mit HKL oder Flagellin und Allergen regulatorische T-Zellen induziert werden. Wir vermuten, daß diese für die Suppression der allergenspezifischen Proliferation ursächlich sind. Um die regulatorischen T-Zellen jedoch sicher in unserem Modell nachzuweisen und ihren Subtyp zu erfahren, sind bessere Treg-Marker erforderlich.

Introduction Allergies constitute a very common medical problem. Yet, most therapies so far are only symptomatic. To develop a cure, causes for allergies need to be better understood. Immune tolerance describes a condition, in which a host has learned not to react against an allergen. Specific Regulatory T cells are key players in achieving immune tolerance. It has been shown in mice, that Heat killed Listeria (HKL) in combination with allergen have the ability to induce immune tolerance. We wanted to test their effect on human peripheral blood mononuclear cells (PBMC) in vitro. Methods We developed a human cell culture model in which we achieved an allergen-specific T cell proliferation against timothy. This specific proliferation could then be suppressed with HKL or flagellin. We analyzed the expression of specific T cell Antigens using Flow cytometry. Results Although work with human PBMC delivers more heterogeneous results than work with laboratory mice, we were able to show for the first time that HKL have immunomodulatory abilities also in human PBMC. Before functional effects were visible we observed an induction of apoptosis due to the HKL. This suggests that apoptosis is an essential mechanism in the induction of immune tolerance. We also showed that listeria- specific flagellin has equal immunomodulatory abilities. This suggests that flagellin might be one of main tools of HKL in inducing immune tolerance. However, the detection of Treg in our cell culture model has proven difficult. Most Treg markers are also upregulated upon T cell activation. We saw the strongest activation in our allergic samples. Therefore Treg were hidden in our model. They could, to some extent, be exposed by focusing on CD25(+) cells. The best Treg marker in our model proved to be LAP, which detects TGF-β-producing cells. Conclusion We believe HKL and especially flagellin are possible candidates for developing a causal treatment of allergies. We found clues that simultaneous incubation with flagellin and allergen led to the induction of Treg. We believe this caused the suppression of an allergen- specific T cell proliferation. However, better Treg markers are needed for further proof and characterization of the Treg subtypes involved.