Charakterisierung der Veto-Funktion von hepatischen Sternzellen

Abstract

Die Leber spielt eine entscheidende Rolle bei der Induktion der T-Zell-Toleranz. Diese wird insbesondere durch die Funktionen von tolerogenen hepatischen Antigen-präsentierenden Zellen und regulatorischen T-Zellen erzielt. Hepatische Sternzellen (HSCs) sind eine wichtige Zellpopulation der Leber und zeichnen sich durch viele immunologische Funktionen aus, so etwa die immunogene Antigenpräsentation sowie die Induktion einer T-Zell-Apoptose.<br /> In der vorliegenden Arbeit wurde nun eine neue Rolle von HSCs untersucht. Hierbei handelt es sich um die effiziente Inhibition des „Primings“ von naiven CD8⁺ T-Zellen: die so genannte „Veto-Funktion“ von HSCs. Murine als auch humane HSCs konnten die Aktivierung von naiven T-Zellen durch dendritische Zellen, artifizielle Antigen-präsentierende Zellen sowie PMA/Ionomycin-Stimulation verhindern. Dieser Effekt basierte hierbei auf einem Zell-Kontakt-abhängigen Mechanismus. Darüber hinaus korrelierte die Veto-Funktion direkt mit dem Aktivierungsstadium der HSCs. Besonders ausgeprägt zeigte sich diese Suppression bei HSCs, welche aus fibrotischen Lebern isoliert wurden. <br /> Insgesamt konnten diese Ergebnisse die Existenz einer funktionalen Barriere in der Leber unterstützen, bei der sinusoidale Zellen, wie etwa HSCs, die lokale Stimulation von T-Zellen inhibieren. Diese Eigenschaft wurde hingegen bei Hepatozyten nicht beobachtet. Mechanistisch betrachtet, basierte der HSC-Veto-Effekt auf einer Expression hoher Mengen des Adhäsionsmoleküls CD54. So konnte beobachtet werden, dass ab einem definierten Schwellenwert HSC-exprimiertes CD54 die T-Zell-Expression von IL-2 und dem IL-2-Rezeptor unterbindet. Diese Regulation stellt den zentralen Mechanismus für den Veto-Effekt dar, da exogenes IL-2 die HSC-vermittelte Inhibition der T-Zell-Aktivierung aufheben konnte. <br /> Diese Ergebnisse demonstrieren eine neue Eigenschaft von HSCs: Sie sind in der Lage, lokale Immunantworten in der Leber zu beeinflussen, indem sie die lokale Stimulation von naiven T-Zellen verhindern. Insgesamt weisen diese Ergebnisse auf eine nützliche Rolle in der hepatischen Fibrose hin, da die CD54-Expression von HSCs eine weitere Aktivierung von T-Zellen abmildern könnte. Darüber hinaus konnte IL-2 als das relevante Zytokin identifiziert werden, welches die hepatische Toleranz brechen und somit zu einer lokalen T-Zell-Immunität führen kann.

<strong>Characterization of the veto function of hepatic stellate cells</strong><br /> The liver plays a crucial role in the induction of T cell tolerance. This phenomenon is predominantly achieved through tolerogenic hepatic antigen-presenting cells and regulatory T cells. Hepatic stellate cells (HSCs) are an important liver cell population, as they possess various immunological functions such as immunogenic antigen presentation or induction of T cell apoptosis. <br /> For this dissertation, a possible new role for HSCs was investigated; the so-called “Veto effect”. The Veto effect is defined as the inhibition of the priming of naive CD8⁺ T cells. Murine HSCs, as well as human HSCs, could be shown to inhibit the activation of naive T cells not only by dendritic cells and artificial antigen-presenting cells, but also by PMA/Ionomycin treatment. The underlying mechanism was demonstrated to occur in a cell contact-dependent manner. Additionally, the Veto function was shown to take place in a direct correlation with the activation status of HSCs. A particularly strong correlation of HSC activation status to Veto effect extent could be identified in HSCs obtained from fibrotic livers. <br /> Taken together, these results support the existence of a functional barrier in the liver, composed of sinusoidal cells such as HSCs, but not hepatocytes, blocking the local stimulation of T cells. Mechanistically, the HSC Veto effect was demonstrated to depend on a high expression of the adhesion molecule CD54. Once a certain threshold level was passed, CD54 blocked the T cell expression of IL-2 and the IL-2 receptor. This regulation represents the central and crucial mechanism of the Veto effect, as exogenous IL-2 would be capable of overcoming the HSC-mediated inhibition of T cell activation. <br /> These results have established a new characteristic of HSCs: they have the potential to influence local immune responses in the liver by inhibiting the local stimulation of naive T cells. In summary, these results indicate a beneficial role of HSCs in hepatic fibrosis, as the CD54 expression of HSCs can mitigate further T cell activation. Moreover, IL-2 could be pinpointed as the crucial cytokine which is capable of breaking down hepatic tolerance, thereby resulting in local T cell immunity.