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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 Kooperationseinheit Gynäkologie / Nephrologie


Kooperationspartner

Prof. Dr. M. Zeier, Dr. M. Schaier
Nierenzentrum, Abtlg. Nephrologie der 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. A. D. Ho, Dr. V. Eckstein
Innere Medizin V, Universitätsklinik Heidelberg

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.

Ausgewählte Publikationen

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 2015, Epub ahead of print.

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.