Immunregulation durch alternative Antigenpräsentation am Beispiel der HCV- und HIV-Infektion

Abstract

Das nicht-klassische MHC-I Molekül HLA-E spielt eine bedeutende Rolle bei der Regulation der NK-Zell-vermittelten Zytotoxizität und der zytotoxischen CD8(+) T-Zellantwort. Im Gegensatz zu klassischen MHC-I Molekülen ist HLA-E jedoch nur wenig polymorph. Bislang konnten zwei HLA-E Allele, das HLA-ER (HLA-E*0101) und das HLA-EG (HLA-E*0103) Allel, beschrieben werden. In vorangegangenen Arbeiten konnte unsere Arbeitsgruppe zeigen, dass HLA-E bei der HCV- und der HIV-Infektion verstärkt exprimiert vorliegt und über die Interaktion mit NKG2A-Rezeptoren die zytotoxische Aktivität NKG2A-positiver NK-Zellen gehemmt wird. Als möglichen zugrunde liegenden Mechanismus wiesen wir nach, dass das HC-Virus (HCV p1835-44) und auch das HI-Virus (HIV p2414-22) für ein Peptid kodieren, welches an HLA-E binden und dadurch dessen Expression auf der Zelloberfläche stabilisieren kann. Zunächst sollte im ersten Teil der Doktorarbeit die Rolle des HLA-E Moleküls bei der HCV-Infektion betrachtet werden. Da neben der Interaktion mit NKG2-Rezeptoren in der Literatur auch mehrfach die Interaktion von HLA-E / Peptid-Komplexen mit dem T-Zellrezeptor (TCR) zytotoxischer CD8(+) T-Lymphozyten beschrieben wurde, wurde untersucht, ob das HCV p1835-44 Peptid im Kontext von HLA-E durch zytotoxische CD8(+) T-Zellen von HCV(+) Patienten erkannt werden kann. HCV-spezifische HLA-E restringierte T-Zellen konnten bei 40 % der untersuchten HCV(+) Patienten nachgewiesen werden und eine mögliche funktionelle Relevanz dieser T-Zellen konnte durch die Assoziation mit einer signifikant niedrigeren HCV-Viruslast und erhöhten Serumspiegeln der Enzyme Alanin-Aminotransferase (ALT) und Aspartat-Aminotransferase (AST) belegt werden. Die anschließende immungenetische Analyse der in diese Studie eingeschlossenen Patienten ergab, dass die Träger des HLA-ER / HLA-ER Genotyps eine höhere Frequenz an HCV p1835-44-spezifischen HLA-E restringierten T-Zellantworten aufwiesen als die Träger eines anderen HLA-E Genotyps. Eine Untersuchung der Verteilung der HLA-E Allele in einer größeren Kohorte HCV-infizierter Patienten zeigte zudem, dass Patienten, die das HC-Virus spontan eliminierten, signifikant häufiger den HLA-ER/HLA-ER Genotyp aufwiesen als Patienten mit einer chronischen HCV-Infektion. Im zweiten Teil der Doktorarbeit sollte die Rolle des HLA-E Moleküls bei der HIV-Infektion näher betrachtet werden. Da eine Assoziation des Polymorphismus im HLA-E Gen mit der sexuellen Transmission des HI-Virus beschrieben wurde, jedoch der zugrunde liegende Mechanismus dieser Assoziation bislang nicht aufgeklärt werden konnte, wurde analysiert, ob die HLA-E Allele die Immunantwort unterschiedlich modulieren. Es konnte gezeigt werden, dass das HIV p2414-22 Peptid im Kontext von HLA-E durch zytotoxische CD8(+) T-Zellen von HIV(+) Patienten erkannt werden kann. Jedoch konnte weder die Assoziation mit klinischen Parametern der HIV-Infektion, noch eine differentielle T-Zellantwort nach Präsentation des HIV-Peptids durch die beiden HLA-E Moleküle nachgewiesen werden. Zudem konnte demonstriert werden, dass die HLA-E Allele die zytotoxische Aktivität und auch den Aktivierungszustand von NK-Zellen nicht unterschiedlich beeinflussten. Anschließend wurde untersucht, inwiefern die HIV p2414-22 vermittelte Oberflächenstabilisierung von HLA-E den Crosstalk zwischen NK-Zellen und Dendritischen Zellen (DC) beeinflusst. Interessanterweise konnte gezeigt werden, dass aus Monozyten generierte DC (monocyte derived dendritic cells, MODC), die mit Zellüberständen aus der Kokultur von NK-Zellen mit HIV p2414-22 beladenen HLA-EG-K562 Zellen stimuliert wurden, signifikant weniger MHC-I, HLA-DR und CD40 auf ihrer Zelloberfläche exprimierten als MODC, die mit Überständen stimuliert wurden, die aus der Kokultur von NK-Zellen mit unbeladenen HLA-EG-K562 Zellen stammten. Bei der anschließenden Untersuchung der NK-Zellüberstände mittels ELISA konnte jedoch kein Zusammenhang zwischen der Sekretion von IFN-γ und TNF-α und der Stabilisierung von HLA-E nachgewiesen werden. Schließlich konnte eine kürzlich erschienene Arbeit zeigen, dass durch das Zytokin TNF-α die sexuelle Transmission von HIV-1 wesentlich beeinflusst wird. In der vorliegenden Dissertation gelang es, mit einer immungenetischen Analyse zu zeigen, dass eine signifikante Kopplung zwischen HLA-E Genotyp und TNF-α -308 Polymorphismus vorlag. Individuen, die homozygot das HLA-EG Allel trugen, hatten häufiger einen „TNF-α low producer“ (TNF-α G/G) Genotyp als Patienten mit einer der beiden anderen HLA-E Genotyp Kombinationen. Zudem konnte bei Individuen mit homozygotem HLA-EG Genotyp eine signifikant geringere Frequenz TNF-α positiver Monozyten im peripheren Blut nachgewiesen werden, als dies bei Individuen mit anderen HLA-E Genotypen der Fall war. Da keine Assoziation zwischen HLA-E Genotyp und dem gehäuften Auftreten weiterer bekannter, protektiver Wirtsfaktoren gefunden wurde, lassen die erbrachten Daten darauf schließen, dass die verminderte Produktion von TNF-α bei Individuen mit dem HLA-EG/HLA-EG Genotyp für die geringere Empfänglichkeit gegenüber einer HIV-Infektion verantwortlich ist.