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Immunsystem & Schwangerschaft

Immuntoleranz durch Regulatorische T-Zellen

A) Einfluss regulatorischer T-Zellen auf die Pathogenese gestations-spezifischer Erkrankungen (DFG-STE 885/3-1)

Für die Aufrechterhaltung der feto-maternalen Immuntoleranz sind lokal und peripher wirkende Mechanismen von Bedeutung. Störungen dieser Mechanismen sind  wahrscheinlich in die Pathogenese charakteristischer Erkrankungen in der Schwangerschaft involviert. Für die Erhaltung der Immunhomöostase werden unterschiedliche Populationen von regulatorischen T-Zellen beschrieben, deren Rolle in der Schwangerschaft allerdings noch nicht untersucht ist. Gegenstand des Vorhabens ist die quantitative Bestimmung und funktionale Untersuchung von CD4+CD25+Foxp3+-T-Zellen im fetalen und maternalen Kreislauf bei Patientinnen mit normalem Schwangerschaftsverlauf, im Vergleich zu nicht-schwangeren Personen und im Vergleich zu Patientinnen mit unterschiedlichen gestations-spezifischen Erkrankungen. Dazu soll die Anzahl dieser Zellen durchflußzytometrisch bestimmt werden und die Funktion der isolierten CD4+CD25+Foxp3+-T-Zellen analysiert werden. Dabei sollen konventionelle CD4+-T-Zellen mit unterschiedlichen Mengen an CD4+CD25+Foxp3+-T-Zellen kokultiviert und deren Proliferation nach anti-CD3/CD28-Stimulation gemessen werden. Der Nachweis von charakteristischen Zytokinen (IL-10, TGF-) und löslichen HLA-G Molekülen in den Kulturüberständen bzw. deren spezifische Neutralisierung soll zeigen, ob die immunsuppressive Wirkung dieser Zellen durch diese Mediatoren vermittelt wird.

Arbeitsgruppenleiterin

Prof. Dr. rer. nat. Andrea Steinborn-Kröhl

Forschungsgruppenleiterin (Immuntoleranz durch Regulatorische T-Zellen)

Forschungsgruppenleiterin Kooperationseinheit Gynäkologie / Nephrologie


Mitarbeiter

Med.-techn. Assistenten/-innen

  • Sabine Bönisch-Schmidt

  • Helmut Simon

Doktoranden/-innen

  • Claudius Gottschalk

  • Saskia Hagelskamp

  • Maria Jöst

  • Angele Leick

  • Jonas Leonhard

  • Janice Maib

  • Nadja Rothweiler

B) Quantitative und funktionale Analyse spezieller Treg-Subpopulationen bei normaler Schwangerschaft und gestations-spezifischen Erkrankungen (DFG-STE 885/3-2)

Regulatorische T-Zellen (Tregs) sind für die Aufrechterhaltung der feto-maternalen Immuntoleranz in der Schwangerschaft von zentraler Bedeutung. Unsere bisherigen Untersuchungen haben gezeigt, dass der CD4+CD127low+/-CD25+-Gesamt Treg Zellpool Varianzen in der Zusammensetzung bzgl. unterschiedlicher Treg-Subpopulationen aufweist, die bei bestimmten gestations-spezifischen Erkrankungen zu einer Verminderung der suppressiven Aktivität des Gesamt-Treg-Zellpools führen. Gegenstand des Vorhabens ist daher der Nachweis dieser unterschiedlichen Treg-Subpopulationen als Prognosefaktoren für das Auftreten bestimmter schwangerschafts-relevanter Erkrankungen, sowie die funktionale Untersuchung dieser Treg-Subpopulationen bzgl. ihrer suppressiven Wirkmechanismen. Dazu soll der CD4+CD127low+/-CD25+-Gesamt Treg Zellpool mittels Cell-Sorting in CD45RA+DR--, CD45RA-DR-- und CD45RA-DR+-Treg-Subpopulationen aufgeteilt werden und deren suppressive Aktivität bei den einzelnen Erkrankungen mit Hilfe von Suppressionsassays untersucht werden. Mittels Real-time PCR, FACS und ELISA sollen in den einzelnen Treg Subpopulationen Zielmoleküle (IL-10, TGF-HLA-G, cAMP, Granzyme B/Perforin, CD39/CD73) identifiziert werden, die Aufschluss bzgl. funktionaler Mechanismen der unterschiedlichen Treg-Subpopulationen geben können.

C) Vergleichende Analyse ICOS+- und ICOS--regulatorischer T-Zellen (Tregs) bei Schwangerschaft und Organtransplantation (gefördert durch die Dietmar Hopp Stiftung)

Ähnlich wie konventionelle T-Zellen verlassen auch natürlich vorkommende regulatorische T-Zellen (nTregs) den Thymus als naive CD45RA(+)CD31(+)ICOS(+)- oder -ICOS(-)-Recent-Thymic-Emigrants (RTE-Tregs). Bei sukzessiver Aktivierung differenziert ein Teil dieser Zellen zunächst in sogenannte CD45RA(+)CD31(-) ICOS(+)- oder -ICOS(-)-mature naive Tregs (MN-Tregs). Diese kleine, langlebige Treg-Population kann im Alter in der Peripherie proliferieren und dadurch den naiven CD45RA(+)-Tregs Pool aufrechterhalten. Sowohl RTE-, als auch MN-Tregs können bei weiterer Antigenstimulation in CD45RA(-)CD31(-)ICOS(+)- oder -ICOS(-)-Memory Tregs differenzieren, die für die Aufrechterhaltung der Immuntoleranz gegenüber Selbst- und Fremdantigenen von zentraler Bedeutung sind. Im Rahmen dieses Projektes soll untersucht werden, ob im Verlauf einer Schwangerschaft, bzw. nach einer Organtransplantation, der Anteil an ICOS(+)- und ICOS(-)-Tregs am Gesamt-Treg-Pool variiert, bzw. ob die Ausdifferenzierung ICOS(+)- und ICOS(-)-RTEs in ICOS(+)- oder -ICOS(-)-Memory Tregs in der Schwangerschaft, bzw. nach einer Transplantation in vergleichbarer Weise stattfindet. Im Fokus steht hier die Frage ob eine aberranten Entwicklung ICOS(+)- und ICOS(-)-RTEs in ICOS(+)- oder -ICOS(-)-Memory Tregs das Auftreten von gestations-spezifischen Erkrankungen oder einer Transplantatabstoßung maßgeblich beeinflusst. Erste Vorversuche lassen bereits vermuten, dass die verminderte Verfügbarkeit von ICOS(+)- und ICOS(-)-RTEs während der Schwangerschaft, die suppressive Aktivität des Gesamt-Treg-Zellpools maßgeblich beeinflusst. Funktionale Analysen ICOS(+)- und ICOS(-)-Tregs sollen dabei zeigen in wie weit diese beiden Treg-Subpopulationen bei charakteristischen gestations-spezifischer Erkrankungen, bzw. bei der Transplantatabstoßung zum Verlust der suppressiven Aktivität des Gesamt-Treg-Zellpools beitragen. Als Probanden dienen dabei sowohl Patientinnen mit normalem und gestörtem Schwangerschaftsverlauf, als auch nierentransplantierte Patienten mit komplikationslosem postoperativem Verlauf oder akuter Transplantatabstoßung. Diese Untersuchungen dienen der Aufklärung von Treg gesteuerten Mechanismen, die im Vergleich zur Transplantatabstoßung, den Erhalt der Schwangerschaft gewährleisten, sowie der Identifizierung von Treg-Subpopulationen, die für ein Immunmonitoring während einer Risikoschwangerschaft, oder bei Verdacht auf Abstoßung nach einer Organtransplantation von Bedeutung sein können.

D) T-Helfer-Zell-Differenzierung bei Patienten mit systemischem Lupus Erythematodes (SLE)

Autoimmunerkrankungen sind häufig mit einer überschießenden Antikörperbildung gegen körpereigene intra- und extrazelluläre Antigene assoziiert. Normalerweise wird diese fehlerhafte Reaktion auf Autoantigene durch immunsuppressive CD4+-regulatorische T-Helferzellen (Tregs) kontrolliert und verhindert. In vorhergehenden Projekten unserer Arbeitsgruppe konnte bereits gezeigt werden, dass das suppressive Potenzial dieser Zellen massiv von der Ausschüttung sogenannter „recent-thymic-emigrant-Tregs“ (RTE-Tregs) aus dem Thymus und deren nachfolgende Differenzierung in Memory-Tregs abhängig ist. Inzwischen ist bekannt, dass RTE-Tregs, sowohl als ICOS+-, als auch als ICOS--Tregs aus dem Thymus ausgeschüttet werden, die sich insbesondere durch ihre Proliferations- und Apoptose-Eigenschaften stark unterscheiden und durch unterschiedliche dendritische Zellen induziert werden. Ein Ungleichgewicht in der Immunhämostase, ausgelöst durch eine aberrante Differenzierung von sowohl ICOS+- und ICOS--RTE-Tregs, als auch von CD4+-ICOS+- und ICOS--Responder-RTE-T-Zellen (Tresps) ist sehr wahrscheinlich an der Pathogenese des systemischem Lupus Erythematodes (SLE) beteiligt. Im Rahmen dieses Projektes soll daher untersucht werden, inwiefern die Ausschüttung und die Differenzierung dieser verschiedenen Treg/Tresp-Subpopulationen für die Entstehung und das Aktivitätsausmaß des SLE von Bedeutung ist. Des Weiteren soll untersucht werden, in welchem Ausmaß ICOS+-bzw. ICOS--Tregs zur funktionalen Aktivität der gesamten CD4+CD127low+/-CD25+ -Treg-Population beitragen, bzw. in wie weit die suppressive Aktivität dieser Treg-Subpopulationen bei Patienten mit SLE gestört ist. Ziel diese Untersuchungen ist dabei einen adäquaten Prognose Marker zur Bestimmung der Krankheitsaktivität des SLE zu identifizieren.


Kooperationspartner

Prof. Dr. M. Zeier, PD Dr. M. Schaier
Innere Medizin I, Sektion Nephrologie, Universitätsklinik Heidelberg
 
Prof. Dr. S. Meuer
Institut für Immunologie, Universitätsklinik Heidelberg
 
Prof. Dr. E. Schmitt,
Institut für Immunologie, Universitätsklinik Mainz
 
Prof. Dr. K. Mahnke, Universitäts-Hautklinik, Heidelberg
 
Prof. Dr. K. Müller-Tidow, Dr. V. Eckstein
Innere Medizin V, Hämatologie, Onkologie und Rheumatologie
Universitätsklinik Heidelberg
 
Prof. Dr. Hanns-Martin Lorenz
Innere Medizin V - Hämatologie, Onkologie und Rheumatologie
Universitätsklinik Heidelberg

Ausgewählte Publikationen

M. Schaier, C. Gottschalk, L. Uhlmann, C. Speer, F. Kälble, V. Eckstein, C. Müller Tidow, K. Mahnke, H.M. Lorenz, M. Zeier, A. Steinborn
Immunosuppressive therapy influences the accelerated age-dependent T-helper cell differentiation in systemic lupus erythematosus remission patients
Arthritis Res Ther 18: 278, 2018.
 
M. Schaier,  A. Leick, L. Uhlmann, F. Kälble, C. Morath, V. Eckstein, A. Ho, C. Müller-Tidow, S. Meuer, K. Mahnke, C. Sommerer, M. Zeier, A. Steinborn
End-stage renal disease, dialysis, kidney transplantation and their impact on CD4+-T-cell differentiation
Immunology: 155: 211-224, 2018.
 
M. Schaier, A. Leick, L. Uhlmann, F. Kälble, V. Eckstein, A. Ho, S. Meuer, K. Mahnke, C. Sommerer, M. Zeier, A. Steinborn
The role of age-related T-cell differentiation in patients with renal replacement therapy
Immunol Cell Biol 95: 895-905, 2017.
 
F. Kälble, C. Mai, M.I. Wagner, L. Schober, M. Schaier, M. Zeier, J. Spratte, H. Fluhr, A. Steinborn
Aberrant ICOS+-T-cell differentiation in women with spontaneous preterm labor
Am. J. Reprod. Immunol 76: 415-425, 2016.
 
M.I. Wagner, M. Jöst, J. Spratte, M. Schaier, K. Mahnke, S. Meuer, M. Zeier, A. Steinborn
Differentiation of ICOS+ and ICOS--recent thymic emigrant regulatory T cells (RTE Tregs) during normal pregnancy, preeclampsia and HELLP-syndrome
Clin Exp Immunol 183: 129-142, 2016.
 
M.I. Wagner, C. Mai, E. Schmitt, K. Mahnke, S. Meuer, V. Eckstein, A.D. Ho, M. Schaier, M. Zeier, J. Spratte, H. Fluhr, A. Steinborn
The role of rencent thymic emigrant-regulatory T-cell (RTE-Treg) differentiation during pregnancy
Immunol Cell Biol 93: 858-867, 2015.
 
L. Schober L, D. Radnai, J. Spratte , A. Kisielewicz, E. Schmitt, K. Mahnke, H. Fluhr, L. Uhlmann, C. Sohn, A. Steinborn
The role of regulatory T cell (Treg) subsets in gestational diabetes mellitus
Clin Exp Immunol 177:76-85, 2014.
 
V. Schlossberger, L. Schober L, J. Rehnitz, M. Schaier, M. Zeier M, S. Meuer, E. Schmitt, B. Toth, T Strowitzki, A. Steinborn
The success of assisted reproduction technologies in relation to composition of the total regulatory T cell (Treg) pool and different Treg subsets
Hum Reprod 28: 3062-3073, 2013.
 
M. Schaier, N. Seissler, L.E.  Becker, S.M. Schaefer, E. Schmitt, S. Meuer, F. Hug, C. Sommerer, R. Waldherr, M. Zeier, A. Steinborn
The extent of HLA-DR expression on HLA-DR(+) Tregs allows the identification of patients with clinical relevant borderline rejection
Transpl Int 26: 290-299, 2013.
 
N. Seissler, E. Schmitt, F. Hug, C. Sommerer, M. Zeier, M. Schaier, A. Steinborn
Methylprednisolone treatment increases the proportion of the highly suppressive HLA-DR(+)-Treg cells in transplanted patients
Transpl Immunol 27: 157-161, 2012.
 
L. Schober, D. Radnai, E. Schmitt, K. Mahnke, C. Sohn, A. Steinborn
Term and preterm labor: decreased suppressive activity and changes in the composition of the regulatory T cell pool
Immunol Cell Biol 90: 935-944, 2012.
 
M. Schaier, N. Seissler, E. Schmitt, S. Meuer, F. Hug, M. Zeier, A. Steinborn
DRhigh+CD45RA--Tregs potentially affect the suppressive activity of the total Treg pool in renal transplant patients
PLoS One 7: e34208, 2012.
 
A. Steinborn, E. Schmitt, A. Kisielewicz, S. Rechenberg, N. Seissler, K. Mahnke, M. Schaier, M. Zeier, C. Sohn
Pregnancy-associated diseases are characterized by the composition of the systemic Treg cell pool with distinct subsets of regulatory T cells
Clin Exp Immunol 167: 84-98, 2012.
 
A. Kisielewicz, M. Schaier, E. Schmitt, F. Hug, G.M. Hänsch, S. Meuer, M. Zeier, C. Sohn, A. Steinborn
A distinct subset of HLA-DR+-regulatory T cells is involved in the induction of preterm labor during pregnancy and in the induction of organ rejection after transplantation
Clin Immunol 137: 209-220, 2010.
 
A. Steinborn, M. Engst, G.M. Hänsch, K. Mahnke, E. Schmitt, S. Meuer, C. Sohn
Small for gestational age (SGA) neonates show reduced suppressive activity of their regulatory T-cells
Clin Immunol 134: 188-197, 2010.
 
A. Steinborn, G.M. Haensch, K. Mahnke, E. Schmitt, A. Toermer, S. Meuer, C. Sohn
Distinct subsets of regulatory T cells during pregnancy: is the imbalance of these subsets involved in the pathogenesis of preeclampsia?
Clin Immunol 129: 401-412, 2008.