Einfluss von Hsp70 auf die Proliferation antigenspezifischer humaner CD4+ T-Zellen nach Peptidstimulation

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurde der Hsp70-Einfluss auf die Immunantwort im humanen System im Zusammenhang mit autoantigenen Peptiden untersucht. Mittels HLA-DR Tetrameren wurde in vitro die spezifische CD4+ T-Zellantwort gesunder HLA-typisierter Spender auf autoantigene Peptide charakterisiert. Die Kernfragen waren, welchen Einfluss Tregs auf die Expansion antigenspezifischer T-Zellen haben, ob durch Hsp70-gebundenes Peptid autoantigenspezifische CD4+ T-Zellen verstärkt aktiviert werden und wie Hsp70 die Zytokinproduktion der T-Zellen verändert. Es wurde gezeigt, dass die Depletion der Tregs nicht in jedem Fall notwendig ist, um eine Proliferation der autoreaktiven T-Zellen auszulösen. Hsp70 scheint in Komplexierung mit autoantigenen Peptiden bei der Stimulation von CD4+ T-Zellen einen Einfluss zu haben, allerdings statistisch nicht signifikant. In einem durchflusszytometrischen Zytokinassay wurde, bei Stimulation mit Peptid:Hsp70-Komplex eine gegenüber Stimulation mit Peptid alleine, verringerte Produktion des pro-inflammatorischen TH1-Zytokins IFN-gamma im Sinne einer TH2-Antwort gezeigt. Dies wurde im Zytokin-ELISA mit einer zweiten Methode und zusätzlich anhand von IL-5 bestätigt. Für das TH2-Zyotokin IL-5 wurde bei einem tumorassoziierten Antigen eine statistisch signifikant vermehrte Produktion gemessen. Insgesamt wurde kein eindeutiger Hsp70-Effekt auf die autoantigenspezifische CD4+ T-Zellaktivierung gezeigt, vermutlich weil die Versuche mit sehr hohen Peptidkonzentrationen durchgeführt werden mussten, um antigenspezifische Zellen zu detektieren. Ein Einfluss von Hsp70 kann nicht ausgeschlossen werden, wie die Versuche zur Zytokinproduktion gezeigt haben. Möglicherweise beeinflusst Hsp70 die Zytokinproduktion und damit die TH1/TH2-Balance der aktivierten Zellen zur TH1-Polarisierung. Dies würde neben Beobachtungen anderer Arbeitsgruppen für den Einfluss von Hsp70 auf die Pathogenese autoimmuner Erkrankungen sprechen. Hsp70 spielt einerseits eine gefährliche immunstimulatorische Rolle bei der Auslösung von Autoimmunkrankheiten wie möglicherweise dem Diabetes Typ 1, was bei MS und EAE vorbeschrieben ist. Andererseits hat Hsp60 eine immunmodulatorische und protektive Wirkung. Die Beeinflussung der HSP-Spiegel könnte daher immuntherapeutisch/präventiv genutzt werden.

We have studied the effects of human stress-inducible heat shock protein 70 (Hsp70) on the immune response in human subjects in the context of autoantigenic peptides. The specific CD4+ T cell response of healthy HLA-identified subjects to autoantigenic peptides was characterised in vitro by HLA-DR tetramer staining. Our central questions were the analysis of the role of regulatory T cells (Tregs) on the expansion of antigen specific T cells, the enhancement of the activation and proliferation of human autoantigen specific memory CD4+ T cells by Hsp70-chaperoned peptides and the Hsp70-influence on the cytokine profile of T cells. We show that the depletion of Tregs does not necessarily cause a proliferation of autoreactive T cells. Hsp70 complexed to autoantigenic peptides appeared to have an influence on the stimulation of CD4+ T cells, although this was not statistically significant. In a flow-cytometric cytokine assay we detected a lower production of the proinflammatory TH1 cytokine IFN-gamma (TH2-response) after stimulation with Hsp70:peptide complex versus stimulation with peptide alone. This was additionally confirmed by another method in a cytokine-ELISA and with the same method in a different experiment investigating IL-5 whereby we found a higher production of the TH2-cytokine IL-5 for a cancer-associated antigen, which was statistically significant. Taken together, there was no clear effect of Hsp70 on the autoantigen specific CD4+ T cell activation, which may be due to the fact that the experiments were done with very high concentrations of antigenic peptides in order to be able to detect antigen specific T cells. However, an influence of Hsp70 cannot be excluded as seen in the cytokine production experiments. It is possible that Hsp70 influences both the production of cytokines and the balance of activated TH1 and TH2 cells towards a TH1 polarisation. This would support a possible influence of Hsp70 on the pathogenesis of autoimmune diseases, as described by others. On the one hand, Hsp70 may play a pathological immunostimulatory role triggering off autoimmune diseases such as type 1 diabetes, as has been described in a similar fashion for experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) and multiple sclerosis (MS). In contrast it is known that Hsp60 has an immunomodulatory and protective effect. Therefore, the modulation of Hsp70-levels might be useful in immunotherapy and in preventive care of autoimmune diseases.