Analyse und Regulation von Integrin alpha E (CD103) in B-Zellen und Plasmazellen

Hintergrund und Ziele B-Zellen und Plasmazellen sind für die adaptive Immunantwort von grundlegender Bedeutung. Durch die Bildung von Antikörpern, welche spezifisch gegen bestimmte Antigene gerichtet sind, ermöglichen sie die gezielte Bekämpfung von Krankheitserregern. Besonders das Überleben und die Langlebigkeit von Gedächtnis-B-Zellen und Plasmazellen sind entscheidend für einen anhaltenden immunologischen Schutz vor bereits bekannten Pathogenen. Dabei spielt vor allem eine geeignete Nische, in der Plasmazellen mit Ihrer Umgebung in Kontakt treten und durch Zell-Zell-Kontakt oder Zytokine Überlebenssignale empfangen können, eine wichtige Rolle. Integrine, die eine β7-Kette beinhalten, wie beispielsweise Integrin α4β7 und αEβ7, sind durch die Interaktion mit ihren Liganden in der Lage, die mukosale Immunantwort im Darm zu unterstützen. Dabei konnte kürzlich gezeigt werden, dass der Integrin αEβ7-Oberflächenrezeptor die Interaktion einer IgAPlasmazellpopulation mit Darmepithelzellen über die Bindung an E-Cadherin fördert und so über den Poly-Immunglobulin-Rezeptor eine direkte IgA-Transzytose ermöglicht. Ziel dieser Arbeit war es daher, die Rolle von Integrin αE in Stadien der B-Zell-Entwicklung, der B-Zell-Aktivierung und insbesondere in Plasmazellen zu untersuchen und so die Etablierung und Dynamik einer Plasmazellnische besser zu verstehen. Methoden In der vorliegenden Arbeit wurden im Rahmen der durchgeführten Experimente sowohl C57BL/6 Wildtyp-Mäuse (WT) als auch ItgαE-defiziente (ItgαE-/-, ItgαE KO) Mäuse verschiedenen Alters und Geschlechts eingesetzt. Ziel des ersten Abschnitts dieses Projekts war das Erstellen eines Expressionsprofils für ItgαE. Dazu wurden neben der Durchflusszytometrie auch Methoden der RNA-Isolation und Polymerasekettenreaktion (PCR) durchgeführt. Zudem wurden Kryostat-Schnitte angefertigt und verschiedene Arbeitsmethoden zur Anfertigung von Immunfluoreszenz-Aufnahmen eingesetzt. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde basierend auf in vitro Stimulationen von isolierten murinen B-Zellen und nachfolgender Durchflusszytometrie sowie PCR-Analyse die Induzierbarkeit von ItgαE untersucht. Ergebnisse und Beobachtungen Zur Erstellung eines Oberflächenexpressionsprofils von ItgαE wurden durchflusszytometrische Analysen in verschiedenen Stadien der B-Zell-Entwicklung sowie in B-Zell- und Plasmazell-Populationen verschiedener lymphatischer Organe durchgeführt. Dabei wurden zu Beginn des Projektes Untersuchungen an T-Zell-Populationen wie beispielsweise der CD4+ und CD8+Population des Thymus vorgenommen, welche die Funktionalität der Methode belegten und ein mit der Literatur größtenteils übereinstimmendes Ergebnis lieferten. Die Auswertung für die B-Zell-Vorläufer zeigte dagegen weder in der Pro- noch in der Prä-B-Zell-Population des Knochenmarks noch in der Gruppe der unreifen B-Zellen eine relevante ItgαE-Expression. Ebenso ergaben die hier durchgeführten Versuche keinen Hinweis auf eine ItgαE-Expression in naiven B-Zellen wie den follikulären und Marginalzonen-B-Zellen der Milz. Für die B1-Zellen konnte keine ItgαE-Expression nachgewiesen werden. Ähnliches gilt für die hier erhobenen Daten von B-lymphoiden Zellen sowie Plasmablasten/Plasmazellen der Milz, des Thymus, des Knochenmarks, der mesenterischen Lymphknoten und Peyer’schen Platten, welche keine ItgαE-Expression auf verschiedenen B-Zell-Subpopulationen in diesen Organen zeigten. Im Peritoneum wurden dagegen sowohl in der CD138+TACI- Population (etwa 50%) als auch in der CD138+TACI+ Population (etwa 19%) und den IgA-exprimierenden Zellen (etwa 88%) Oberflächen-ItgαE-positive Zellen gefunden. Gleichwohl muss vor abschließender Bewertung dieser Ergebnisse einschränkend aufgeführt werden, dass für diese Analyse keine ausreichenden Kontrollfärbungen realisierbar waren. Im Darm ergaben sich innerhalb verschiedener Zellpopulationen Hinweise auf eine Oberflächen-ItgαE-Expression. Insbesondere die vorbeschriebene ItgαE-Expression der IgA+ Population im Dünndarm konnte mit einer Frequenz von 3,5% an ItgαE+ Zellen bestätigt werden. Jedoch ist es auch hier wichtig, im weiteren Verlauf Kontrollfärbungen von ausreichender Qualität anzufertigen, um die Ergebnisse zu untermauern. Der zweite Abschnitt dieses Projektes sollte den regulativen Mechanismus, welcher der ItgαEOberflächenexpression in B-Zellen und Plasmazellen zugrunde liegt, untersuchen. Mithilfe der in vitro Kultivierung von isolierten B-Zellen wurde die Induzierbarkeit von ItgαE unter Verwendung diverser Zytokine und anderer Stimulantien getestet. Allerdings konnte auf Grundlage der hier durchgeführten Stimulationsexperimente kein eindeutiger ItgαE induzierender Faktor in in vitro kultivierten B-lymphoiden Zellen identifiziert werden. Schlussfolgerungen und Diskussion Abschließend lässt sich zusammenfassen, dass die im Rahmen dieses Projektes durchgeführten Untersuchungen einen klaren Unterschied bezüglich der ItgαE-Expression in der T- und der B-Zell-Linie nachweisen konnten. Während es in der Gruppe der T-Zellen Populationen wie die intraepithelialen Lymphozyten gibt, welche mit einem Anteil von 95% ItgαE exprimieren, fällt der Anteil an ItgαE-exprimierenden Zellen innerhalb der B-Zell-Linie beträchtlich geringer aus. Die ItgαE-Expression scheint für der B-Zell-Reihe eine weniger zentrale Rolle einzunehmen und hochspezialisierten Teilpopulationen wie beispielsweise IgA+ Plasmazellen im Dünndarm vorbehalten zu sein.