Inflammatorisch aktivierte Lebersinusendothelzellen induzieren einen tolerogenen Phänotyp in naiven CD4+ T-Zellen unabhängig von B7-H1

Abstract

Die Leber ist ein für ihr tolerogenes Potential bekanntes Organ, wobei die zugrunde liegenden zellulären und molekularen Mechanismen nicht endgültig geklärt sind. Eine Schlüsselfunktion für die hepatische Toleranz scheinen die verschiedenen intrahepatischen Zellpopulationen und das einzigartige Mikromilieu der Leber zu haben. Insbesondere antigenpräsentierenden Zellen wie den Lebersinusendothelzellen (LSEC) wird tolerogenes Potential zugeschrieben. LSEC kommen in Kontakt mit T-Zellen und können mittels Antigenpräsentation diese tolerogen modulieren. Leberkrankheiten wie die Virushepatitiden und die Autoimmunhepatitis (AIH) gehen mit einer Inflammation einher und ob die tolerogenen Eigenschaften der LSEC dabei erhalten bleiben ist nicht bekannt. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss einer Inflammation auf die Fähigkeit von LSEC untersucht, Toleranz in CD4+ und CD8+ T-Zellen zu induzieren. In der in-vitro-Kultur führte die inflammatorische Aktivierung von LSEC aus Wildtyp-Mäusen zur Hochregulation folgender Oberflächenproteine: MHC- II, ICAM-1, VCAM-1 und B7-H1 (PD-L1). Die aktivierten ICAM-1highVCAM- 1highB7-H1high LSEC induzierten in Anwesenheit eines spezifischen Antigens eine geringere Proliferation und IFN-γ-Expression in naiven CD4+ T-Zellen als ruhende LSEC, während die Expression des T-Zell-Aktivierungsmarkers CD25 unverändert niedrig blieb. Eine Antigenpräsentation an TCR-transgenen naiven CD8+ T-Zellen führte dagegen zu einer stärkeren Proliferation und erhöhten IFN-γ-Expression, wobei sich die CD25-Expression nicht änderte. Anschließend zeigten Blockierungs-Experimente, dass der PD-1/B7-H1-Mechanismus keinen Einfluss auf den LSEC-modulierten Phänotyp von CD4+ T-Zellen hat. Im Gegensatz dazu wurde in CD8+ T-Zellen eine stärkere Proliferation sowie eine Hochregulation der IFN-γ- und CD25-Expression induziert. Zusammenfassend führte die in vitro inflammatorische Aktivierung von LSEC zu einer deutlichen Phänotypänderung mit Expressionssteigerung von Oberflächenproteinen. Aktivierte LSEC konnten unverändert eine Toleranz in CD4+ T-Zellen induzieren. Im CD8+ T-Zell-Kontext kam es dagegen zur Aufhebung der Toleranz. Der koinhibitorische PD-1/B7-H1-Mechanismus war entscheidend für die tolerogene Modulierung von naiven CD8+ T-Zellen durch LSEC, aber nicht von naiven CD4+ T-Zellen. Ob diese Ergebnisse Erklärungsansätze für die Chronifizierung von viralen Hepatitiden oder die Genese von AIH liefern können, muss durch weitere Untersuchungen im murinen und humanen System geklärt werden.

The liver is an organ known for its tolerogenic potential. The cellular and molecular mechanisms involved in this process have not yet been elucidated. A key role is attributed to the different intrahepatic cell populations and the unique hepatic microenvironment. Especially, antigen presenting cells such as the liver sinusoidal endothelial cells (LSEC), which are in close contact to circulating T cells, are regarded as having a tolerogenic potential. LSEC can present antigens to T cells and thereby modulate them towards tolerance. Common liver diseases such as viral hepatitis and autoimmune hepatitis are associated with organ inflammation and may change the features of hepatic cell populations. The current study investigates the influence of inflammation on the ability of LSEC to induce tolerance in CD4+ and CD8+ T cells. Activating LSCE from wildtype mice in in vitro cultures resulted in upregulation of the following proteins: MHC-II, ICAM-1, VCAM-1 and B7-H1 (PD-L1). In the presence of a specific antigen activated ICAM-1highVCAM-1highB7-H1high LSEC induced lower proliferation and IFN-γ expression in naïve CD4+ T cells compared to resting LSEC. At the same time the expression of the T cell activation marker CD25 remained low. Antigen presentation to naïve CD8+ by activated LSEC lead to a stronger proliferation, higher IFN-γ and unchanged CD25 expression. Blocking the interaction between B7-H1 on LSEC and its ligand PD-1 on T cells did not change the phenotype of CD4+ T cells. In contrast, CD8+ T cells proliferated stronger and upregulated their IFN-γ and CD25 expression levels. In conclusion, the inflammatory activation of LSEC induced a distinct phenotype change with increased expression of surface proteins. Activated LSEC were still able to induce tolerance in CD4+ T cells, but not in CD8+ T cells. The co-inhibitory PD-1/B7-H1 signaling pathway was crucial in the tolerogenic modulation of naïve CD8+ T cells via LSEC, but not in naïve CD4+ T cells. Whether these results can provide explanations for the pathogenesis of chronic viral hepatitis or autoimmune hepatitis has to be further investigated in both animal and human studies.