Bedeutung von ß2-Integrinen (CD18) bei der polygenen psoriasiformen Dermatitis des PL/J Mausstammes
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im vorliegenden Projekt wurde die Bedeutung der gemeinsamen β‐Kette der β2‐Integrine (CD11/CD18) bei Entzündungsprozessen in der Haut mittels zellbiologischer und genetischer Ansätze in zwei Mausmodellen untersucht. Dazu wurde eine Mausmutante mit auf 5‐10% der Wildtypkontrolle verminderter CD18‐Expression (CD18hypo) sowie eine CD18‐Nullmutante (CD18null) verwendet. Bei Mäusen des CD18hypo PL/J Stammes findet sich ein der Psoriasis vulgaris des Menschen ähnlicher Phänotyp – nicht aber bei PL/J Mäusen mit der CD18null Mutation und auch nicht bei CD18hypo Mäusen anderer Inzuchtstämme (C57BL/6J, 129/Sv, Skh‐1). Umfangreiche Rückzuchtexperimente mit Mikrosatellitenanalysen über das gesamte Genom und anschließende Kopplungsanalysen haben gezeigt, dass zusätzlich zur CD18hypo Mutation zwei Genorte auf Chromosom 10 und ein Genort auf Chromosom 6 eine signifikante Kopplung mit Schweregrad und Zeitpunkt des Auftretens der Erkrankung aufweisen. Mittels der Generierung von CD18hypo C57BL/6J Mäusen, die für verschiedene Fragmente auf Chromosom 10 kongen waren, konnte ein, für die Entstehung der psoriasiformen Dermatitis obligates Genfragment auf Chromosom 10 identifiziert werden (PSD1 Locus). Neben den genetischen Analysen wurden zellbiologische Untersuchungen durchgeführt, durch die die für die Entstehung des psoriasiformen Phänotyps verantwortlichen Zellen und Mechanismen des Immunsystems weiter charakterisiert wurden. Es stellte sich heraus, dass pathogene CD4+T‐Zellen, nicht aber CD8+ T‐Zellen, die Entzündung der Haut verursachten. Wurde ICAM‐1, ein Gegenrezeptor des β2‐Integrins LFA‐1 (CD11a/CD18), durch das Extrazelluläre Adhärenz Protein (EAP) von Staphylococcus aureus blockiert, so kam es zu einer Besserung des Phänotyps. Untersuchungen zeigten, dass EAP nicht durch die Blockade der Immunsynapse wirkt, sondern die Auswanderung autoreaktiver T‐Zellen in die Haut verhindert. Diese Beobachtung und die Tatsache, dass CD18null PL/J Mäuse keinen psoriasiformen Phänotyp besitzen, zeigen, dass die CD18 Restexpression der CD18hypo PL/J Mäuse essentielle für die Extravasation der T‐Zellen und damit für die Entstehung der psoriasiformen Dermatitis ist. In vitro produzierten CD4+ T‐Zellen der CD18hypo Mäuse vermehrt Th1 Zytokine (IFN‐γ, IL‐2, TNF‐α), während es bei CD18null T‐Zellen zu verminderter IFN‐γ und IL‐2 Freisetzung kommt. Dieser Unterschied könnte darauf zurückzuführen sein, dass CD18hypo T‐Zellen bereits voraktiviert sind. TNF‐α wurde auch in vivo in der Haut von CD18hypo PL/J Tieren gefunden, wobei hier weniger die CD4+ T‐Zellen, sondern vorwiegend Makrophagen die Quelle von TNF‐α waren. Die Depletion von Makrophagen oder TNF‐α führt zu einer Verbesserung des Phänotyps, allerdings ist die Rekrutierung von Makrophagen alleine nicht ausreichend, um eine psoriasiforme Dermatitis auszulösen. Es ist daher davon auszugehen, dass Makrophagen von autoreaktiven CD4+ T‐ Zellen in die Haut rekrutiert werden und dort durch TNF‐α Freisetzung die Entzündung aufrechterhalten und verstärken. CD18hypo PL/J Mäuse besitzen deutlich weniger regulatorische T‐Zellen als CD18wt Mäuse. Zudem sind ihre regulatorischen T‐Zellen in ihrer Funktion beeinträchtigt und produzieren weniger TGF‐β1 als Wildtyp regulatorische T‐Zellen. Adoptiver Transfer von CD18wt PL/J T‐Zellen in CD18hypo PL/J Tiere führte zu einer deutlichen Verbesserung des psoriasiformen Phänotyps. Diese Ergebnisse belegen, dass die Aufrechterhaltung der peripheren Toleranz in CD18hypo PL/J Mäusen gestört ist. Versuche mit TCRtg CD18null Mäusen lieferten zudem erste Hinweise, dass ein Verlust von CD18 zu einer fehlerhaften Thymusselektion und zur Entstehung von autoreaktiven CD4+ T‐Zellen führt. CD18 ist daher sowohl bei der Entstehung der zentralen als auch bei der Aufrechterhaltung der peripheren Toleranz von entscheidender Bedeutung.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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