Charakterisierung und Kinetik der CD4+ T-Zell-Antwort nach Influenzaimpfung bei alten und jungen Erwachsenen

Abstract

Influenza-Viren verursachen nach Schätzungen der WHO etwa bei fünf bis 15 Prozent der Bevölkerung alljährliche Influenzainfektionen mit schwerwiegenden Komplikationen. Besonders die immer älter werdende Bevölkerung ist stark durch die Morbidität und Mortalität von Infektionen betroffen. Gegenwärtig stellt die alljährliche Influenzaimpfung gegen aktuelle Influenzastämme die effektivste Prophylaxe gegen die Viren dar. Dennoch besteht bei einer Vielzahl von Menschen ab dem 60. Lebensjahr trotz Influenzaimpfung kein effektiver Immunschutz. Der ausbleibende Schutz der Impfung wird in bisherigen Studien durch die vermutlich verminderte Immunkompetenz (Immunosenszenz) begründet. Jedoch wird die Kausalität zwischen dem Alter und dem Immunsystem noch nicht verstanden und Bedarf weiteren Forschungen. In der vorliegender Arbeit wird ein Teilbereich des Forschungsprojekts „PRIAMGE“ (Protective Immunity in Ageing) untersucht. Ziel war es, die Veränderungen der humoralen und adaptiven Immunantwort im Zeitverlauf und damit das Impfversagen bei der älteren Bevölkerung, zu erforschen und zu analysieren. Es wurden zwei gesunde Probandengruppen zwischen 53 und 65 sowie 18 und 30 Jahren gegen die saisonale Influenza mit einem trivalenten inaktivierten Influenza-Impfstoff (TIV), Mutagrip 2011/2012. Diese beiden Probandengruppen wurden miteinander verglichen, um die vermutliche Immunkompetenz der älteren Probanden aufzudecken und zu verstehen. Neben der Altersabhängigkeit wurde als ein neuer Aspekt, die Influenza-Stamm-(NSSN-)Spezifität beleuchtet. Die von uns bezeichnete NSSN-Spezifität (number of strain sero-negative) entspricht der Anzahl an seronegativen Influenzastämmen zum Zeitpunkt vor der Impfung. Der für diese Studie verwendete Influenzaimpfstoff enthielt drei Virenstämme A/California/H1N1, B/Brisbane und A/Perth/H3N2. Während für die Stämme B/Brisbane und A/Perth/H3N2 Kreuzreaktivitäten sowie ein bestehendes immunologisches Gedächtnis zu erwarten war, vermuteten wir bei dem wieder neu aufgetretenen Stamm A/California/H1N1 eine geringe bzw. keine Kreuzreaktivität sowie eine naive Immunantwort. An zehn verschiedenen Zeitpunkten wurden Blutentnahmen und die Analyse verschiedener Zellpopulationen durchgeführt. In der serologischen Analyse konnten wir bei älteren Probanden eine signifikant verminderte Ausbildung des HI-Titers zum Stamm A/California/H1N1 zeigen. Für weitere quantitative und qualitative Analysen der verschiedenen Zellpopulationen wurde die Durchflusszytometrie durchgeführt. Mit Hilfe dieser Methode konnten neben der Serologie eindeutige Veränderungen der humoralen Antwort wie die verringerte Plasmablastenbildung, der CD19+ B-Zellen bei den älteren Probanden, bestätigt werden. Weitere altersspezifische Unterschiede der CD4+ T-Zellen konnten durch die Analyse des Proliferationsmarkers Ki-67 und in der Phänotypisierung der naiven und zentralen Gedächtniszellen im Zeitverlauf nachgewiesen werden. Dagegen konnten Stamm-(NSSN-) spezifische Unterschiede bei den influenzaspezifischen CD4+CD40L+ T-Zellen nach in-vitro Stimulation beobachtet werden. Die Erkenntnisse dieser Studie sollen zum besserem Verständnis der Immunantwort nach einer Influenzaimpfung dienen mit dem Ziel, die Impfstrategie insbesondere für die ältere Bevölkerung zu optimieren.

The WHO estimates that Influenza viruses cause at about 5 to 15 percent of the population an annual influenza infections. In particular, the elderly is affected by the morbidity and mortality of infections. At present, the annual influenza vaccination against current influenza strains is the most effective prophylaxis. Nevertheless some people from the age of 60 do not develope an effective immune protection. The lack of protective vaccination is due to recent studies by the presumably reduced immune competence (immunosenscence). However, the causality between the age and the immune system is not understood by now and needs further research. In the present work a portion of the research project „PRIMAGE“ (Protective Immunity in Ageing) was investigated. The aim was to analyze the changes of the humoral and adaptive immune response over time and thus the vaccination failure in the elderly population. Two groups of healthy volunteers between the age of 53 to 65 and 18 to 30 were vaccinated against seasonal influenza with a trivalent inactivated influenza vaccine (TIV). These two groups of donors were compared to reveal and understand the putative immune competence of elderly. In addition to the old- age dependency a new aspect, the influenza strain (NSSN-) specificity was detected. The NSSN-specificity is the number of influenza strains seronegative at the time prior to vaccination. The influenza vaccine used in this study contained three virus strains A/California/H1N1, B/Brisbane and A/Perth/H3N2. While for B/Brisbane and A/Perth/H3N2 crossreactivities and an existing immunological memory were expected, we suspected for the re-encountered strain A/California/H1N1 little or no cross-reactivity and a naive immune response. At 10 different points in time blood samplings and the analysis of various cell populations were carried out. In the serological analysis we were able to show significantly decreased formation of the HI titers to A/California/H1N1 in the elderly donors. For further quantitative and qualitative analysis of different cell populations, flow cytometry was performed. Clear changes in humoral response, such as reduced plasmablast formation could be confirmed in the elderly. Other age-specific differences were detected over time in the analysis of the proliferation marker Ki-67 in CD4+ T cells and in the phenotyping of naive and central memory cells. In contrast, NSSN-specific differences of the influenza specific CD4+CD40L+ T cells were observed after in-vitro stimulation. The findings of this study will help to better understand the immune response following influenza vaccination and to optimize the vaccination strategy, particularly for the elderly population.