Charakterisierung humaner peripherer gd T-Zellsubpopulationen in Hinblick auf regulatorische Eigenschaften

Abstract

Ein Charakteristikum von natürlichen, aus dem Thymus stammenden regulatorischen CD4+CD25high T-Zellen (nTreg) ist die konstitutive Expression des Gens FOXP3. FOXP3 ist für die Entstehung und Funktion von nTreg von entscheidender Bedeutung.

Auch gamma delta T-Zellen üben eine immunregulatorische Funktion aus. Wir konnten zeigen, dass pan gamma delta T-Zellen das Gen FOXP3 exprimieren, wenn auch 100-200x schwächer als nTreg. Mittels MACS-System, FACS-Technologie und Dynabeads wurden gamma delta T-Zellsubpopulationen isoliert und die FOXP3-Expression mittels qRT-PCR analysiert. Alle analysierten gamma delta T-Zellsubpopulationen (Vdelta1+, Vdelta2+, TCR gamma delta CD56+, TCR gamma delta CD56-, Vdelta1+CD56+, Vdelta1+CD56-, Vdelta2+CD56+, Vdelta2+CD56-, Vdelta1+CD8+, Vdelta1+CD8-, Vdelta2+CD8+, Vdelta2+CD8-) exprimierten FOXP3, jedoch um ein Vielfaches geringer als nTreg. Die Gewinnung einer polyklonalen CD4+ gamma delta T-Zellpopulation, in Analogie zum Phänotyp der TCR alpha beta CD4+ T-Suppressor Zellen, war mittels o.g. Methoden aufgrund der geringen Anzahl von CD4+ T-Zellen im peripheren gamma delta T-Zellpool nicht möglich. Im Rahmen einer Klonierung konnte eine pauciklonale CD4+ Vdelta1+ gamma deltaT-Zellpopulation gewonnen werden. Diese pauciklonale CD4+ gamma delta T-Zellpopulation zeigte ebenfalls nur eine schwache Expression des Gens FOXP3. Die schwache FOXP3-Expression in allen analysierten gamma delta T-Zellsubpopulationen lässt auf eine Funktion von FOXP3 schließen, die über eine alleinige suppressive Funktion hinausgeht. Zudem scheint das immunregulatorische Potential von gamma delta T-Zellen nicht mit einer hohen Expression des Gens FOXP3 in Verbindung zu stehen.

Pauciklonale CD4+ Vdelta1+ gamma delta T-Zellen exprimierten CD25, unterschieden sich jedoch phänotypisch und funktionell von nTreg, Tr1- und Th3-Zellen. In der MLC zeigten CD4+ Vdelta1+ gamma delta T-Zellen eine proliferationsfördernde Aktivität auf autologe alloreaktive CD4+ TCR alpha beta T-Helferzellen. CD4+ Vdelta1+ gamma delta T-Zellen waren selbst der Suppression durch CD4+CD25+ regulatorische T-Zellen (Treg) unterworfen. Zudem verstärkten sie die suppressive Funktion von Treg auf autologe alloreaktive T-Helfer Zellen. Die suppressionsverstärkende Funktion ist jedoch kein alleiniges Merkmal der CD4+ Vdelta1+ gamma delta T-Zellen sondern konnte auch für pan gamma delta T-Zellen gezeigt werde. Interessanterweise exprimierten 52,4% der CD3+ CD4+ Vdelta1+ gamma delta T-Zellen kein CD2 und zeigten damit den Phänotyp von T-Zellvorläuferzellen. Bei den CD2- CD4+ Vdelta1+ gamma delta T-Zellen könnte es sich demnach um T-Zellvorläuferzellen handeln, die extrathymisch reifen und so an der Homöostase des peripheren T-Zellpools beteiligt sind.

The expression of the gene FOXP3 is a characteristic of naturally occurring regulatory CD4+CD25high T cells (nTreg). nTreg have been identified as central players in the immune system mediating induction and maintenance of tolerance to foreign and self antigens. FOXP3 is essential for the appearance and function of nTreg. It is well known that gamma delta T cells show immunoregulatory properties as well. We showed that pan gamma delta T cells express the gene FOXP3, although 100-200x less than nTreg. We wondered if the FOXP3 signal of pan gamma delta T cells is generated by the small CD4+ gamma delta T cell population or by numerically superior gamma delta T cell fractions. gamma delta T cell subpopulations were isolated by MACS-beads, Dynabeads or FACS-sorting and analysed for their expression of FOXP3 by qRT-PCR. All of the analysed gamma delta T cell subpopulations (Vdelta1+, Vdelta2+, TCR gamma delta CD56+, TCR gamma delta CD56-, Vdelta1+CD56+, Vdelta1+CD56-, Vdelta2+CD56+, Vdelta2+CD56-, Vdelta1+CD8+, Vdelta1+CD8-, Vdelta2+CD8+, Vdelta2+CD8-) expressed FOXP3, although to a lesser extent than nTreg. Because of the low amount of CD4+ gamma delta T cells in the peripheral T-cell pool, the isolation of these cells by the methods described above was not possible. Therefore, a pauciclonal CD4+ gamma delta T cell population was generated by cloning procedures. Pauciclonal CD4+ gamma delta T cells were phenotypically (FACS) and functionally (MLC) analysed. Pauciclonal CD4+ Vdelta1+ gamma delta T cells expressed CD25, but showed different phenotypic and functional characteristics compared with nTreg, Tr1 and Th3 cells. Pauciclonal CD4+ Vdelta1+ gamma delta T cells also expressed FOX3 only at low levels. CD4+ Vdelta1+ gamma delta T cells promoted the proliferation of allogeneic CD4+ TCR alpha beta T helper cells in MLC. CD4+ Vdelta1+ gamma delta T cells themselves were subject to suppression by CD4+CD25+ regulatory T cells (Treg) and, interestingly, enhanced suppressive function of Treg. The enhancement of suppressive function of Treg could be shown for pan gamma delta T cells as well. Interestingly 52,4% of CD3+ CD4+ Vdelta1+ gamma delta T cells did not express CD2. CD3+CD2- is the phenotype of T cell precursors. CD3+CD2- CD4+ Vdelta1+ gamma delta T cells might therefore function as T cell precursors that maturate extrathymic and might be involved in the maintenance of the peripheral T cell pool.

The low expression of FOXP3 by all of the analysed gamma delta T cell subpopulations suggests that FOXP3 has an additional function in T cell immunology apart its suppressive character. Furthermore, immunoregulatory potential of gamma delta T cells does not seem to depend on a high expression of FOXP3.