Kinetik regulatorischer T-Zellen in der murinen Schwangerschaft

Abstract

Einleitung und Zielsetzung Das Überleben des semi-allogenetischen Feten in der Mutter ist zum Teil der immunmodulatorischen Kompetenz der CD4+CD25+Foxp3+ T-regulatorischen Zellen (Treg) zuzuschreiben. Zunächst stellte sich die Frage, in welchem zeitlichen Ablauf nach der Insemination die Expansion der Treg in unterschiedlichen Geweben vonstatten geht. Weiterhin wurde untersucht, ob diese Treg spezifisch für die paternalen Antigene gebildet wurden, oder die Expansion einen hormonellen Hintergrund aufweist. Darüber hinaus wurden potentielle Treg-vermittelte protektive Mechanismen begutachtet. Zusätzlich wurde aufgezeigt, an welcher Stelle paternale Antigene auf maternale Immunzellen treffen, um die Treg Expansion zu triggern. Methodik Es wurden sowohl Abort- als auch normal-schwangere Kombinationen gebildet. Die Tiere wurden zu verschiedenen Schwangerschaftszeitpunkten getötet und Gewebe für die IDO- und Hormonbestimmung sowie Treg-Messung entnommen. Die Untersuchung der Antigenspezifität erfolgte durch Impfung der Mäuse mit paternalen Antigenen oder Treg aus verschiedenen Schwangerschaftskombinationen. Scheinschwangere (durch vasektomierte Männchen oder mechanische Stimulation) wurden auf die Fähigkeit zur Treg Expansion untersucht. Die Blockade mit anti-IL-10- oder anti-TGF-ß-Antikörpern beleuchtet die protektiven Treg Mechanismen näher. Zusätzlich wurden BALB/c mit transgenen, GFP+ Männchen verpaart. Ergebnisse / Zusammenfassung Bereits direkt nach der Insemination kam es zu einem Anstieg der Treg zunächst im Mukus, gefolgt von den Lymphknoten und anderen Geweben der Tiere. In Korrelation dazu gab es schon früh den Nachweis paternaler GFP+ Antigene in den mütterlichen Geweben. Bereits vor der Implantation zeigten sich Unterschiede zwischen den Tieren der Abort- und der normal-schwangeren Gruppe. Zwischen den Gruppen gab es weder signifikante Unterschiede der IDO- noch Hormonlevel. Der protektive Effekt des Treg Transfers zeigte sich v.a.beim gleichen MHC; Nebengruppen wurden mit geschützt. Anti- IL-10-Antikörper konnten den positiven Effekt im Gegensatz zu den TGF-ß Antikörpern aufheben. Bei mit vasektomierten Männchen verpaarten Mäusen kam es zu einer Expansion der Treg; bei den mechanisch stimulierten Weibchen nicht. Zusammenfassend lässt sich beschreiben, dass es bei einer erfolgreichen Schwangerschaft direkt nach der Insemination zu einem nicht durch Hormone gesteuerten Anstieg antigenspezifischer Treg kommt. Durch eine konstante Abgabe zuerst paternaler, dann fetaler Antigene in das mütterliche System kann die Treg Population aufrecht erhalten werden, um so bis zum Schwangerschaftsende eine Toleranz gegenüber dem Feten zu vermitteln.

Objective: The maternal immune system is ordinarily not rejecting the semi- allogeneic fetus. The expansion of CD4+CD25+foxp3+ regulatory T cells (Tregs) has been proposed to be crucial for a successful pregnancy in mediating a transient tolerance towards the fetus. We aimed to determine the Treg's kinetics during murine gestation and their possible antigen specifity towards paternal antigens. We furthermore tried to characterize Treg mediated protective mechanisms and whether the Treg expansion was hormonal driven. Additionally maternal interactions with the paternal antigens after mating were investigated. Method of study: Several normal pregnant combinations such as CBA/J x BALB/c as well as abortion prone CBA/J x DBA/2J and pseudopregnant animals have been deployed in the studies. Mice were sacrified at different time points of pregnancy. Their Treg levels were determined as well as levels of pregnancy related hormones and IDO expression. In order to investigate antigen specifity pregnant mice were vaccinated with paternal antigens or adoptively transferred with Tregs. Antibodies against IL-10 and TGF-ß were used to elucidate underlying protective mechanisms. Furthermore wild type females were mated with transgenic green flourescent protein (GFP) males in an allogeneic setting. Results: Treg expansion in a normal pregnancy setting could be observed directly after mating in several organs in contrary to abortion prone combinations. Significant differences of hormonal levels or IDO expression could not be found despite different pregnancy outcomes. Presence of paternal and maternal MHC II+ cells was confirmed in vaginal lavage directly after copulation as well as GFP+ cells throughout the female organism. Females mated with vasectomized males demonstrated a Treg expansion whereas pseudopregnant females due to mechanical stimulation did not. Adoptive Treg transfer from normal pregnant, MHC matched, minor-antigens mismatched animals was able to prevent abortion in DBA/2J mated CBA/J females, whereas neither Tregs from virgin animals nor from normal pregnant but MHC mismatched could protect F1 tissue from rejection. IL-10 blockage could abrogate the protective effect of transferred Tregs whereas antibodies against TGF-ß would only lead to a partial abrogation. Conclusion: Our data clearly confirm a very early, not hormonal driven expansion of Treg in a successful pregnancy even before the fetus implantation. Paternal antigens are processed by the maternal immune system directly after the mating leading to an expansion of antigen specific Tregs. The continuous release of fetal antigens is maintaining this antigen specific cell population leading to tolerance towards the semi- allogeneic fetus until birth. IDO as well as TGF-ß does not seem to be the underlying pathway mediating Treg protection whereas IL-10 seems strongly involved in this mechanism.