Reifung der konventionellen dendritischen Zellen

Da sich diese Arbeit inklusive der Experimente ausschließlich auf cDC der Maus beziehen, wird in diesem Teil hauptsächlich auf die cDC eingegangen.

In Abwesenheit von Entzündung oder Infektion befinden sich cDC in einem sogenannten unreifen Stadium. In diesem Zustand besitzen sie eine große Kapazität zur Antigenaufnahme (18). Sind keine pathogenen Antigene in der Umgebung vorhanden,

internalisieren, prozessieren und präsentieren die cDC körpereigene Antigene. Dabei modulieren sie die Qualität der T-Zellantwort so, dass diese tolerant ist, z.B. durch den Mechanismus der sogenannten Anergie (28). Somit dienen unreife cDC der Immuntoleranz. Unreife cDC sind vor und unmittelbar nach der Aufnahme von körperfremdem Antigen nicht in der Lage, naive T-Zellen effektiv zu stimulieren, da sie nur geringe Mengen an MHC-Proteinen und kostimulierenden B7-Molekülen (CD80, CD86) exprimieren. Durch die Aufnahme von körperfremdem Antigen sowie durch die Anwesenheit von Entzündungssignalen, wie mikrobiellen Produkten und proinflammatorischen Zytokinen, wird ein Reifungsprozess der cDC mit funktionellen und morphologischen Veränderungen initialisiert (29). Dieser Prozess wird durch die Stimulation von Toll-like-Rezeptoren sowie durch proinflammatorische Mediatoren, wie Interleukin-1 (IL-1) und Tumornekrosefaktor (TNF), ausgelöst (30,31). Die Oberflächenexpression von MHC-II-Molekülen und kostimulatorischen Molekülen wie CD80 und CD86 wird verstärkt sowie die lysosomale Antigenprozessierung gesteigert.

Weiterhin wird die Freisetzung von Zytokinen erhöht und der Chemokinrezeptor CCR7 vermehrt exprimiert, welcher der cDC eine zielgerichtete Migration in das sekundäre lymphatische Gewebe ermöglicht, wo nun die reife cDC in der Lage ist, naive T-Zellen zu aktivieren.

Der Prozess der Reifung kann auch durch eine E-cadherin vermittelte DC-DC-Interaktion ausgelöst werden (30). Dies geschieht allerdings ohne Exposition gegenüber mikrobiellen Produkten oder entzündlichen Mediatoren. Die so induzierte DC-Reifung beinhaltet die Hochregulierung von kostimulatorischen Molekülen, MHC-II-Molekülen und Chemokinrezeptoren. Allerdings können die auf diese Weise stimulierten DC keine immunstimulatorischen Cytokine freisetzen. Diese DC lösen ein T-Zellantwort aus, infolge deren T-Zellen mit einem regulatorischen Phänotyp generiert werden (30).

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unterschiedliche Chemokinrezeptoren. Mit deren Hilfe reagieren sie auf eine Vielzahl von Liganden, die ihre Migration beeinflussen. Eine Übersicht zu den bekannten Chemokinrezeptoren und ihren Liganden ist in Tabelle 1 dargestellt.

Chemokinrezeptoren gehören zu der Familie der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren und bestehen aus einem extrazellulären, Liganden bindenden N-Terminus, sieben Transmembrandomänen sowie einem intrazellulären C-Terminus (30,32). Die an diese Rezeptoren bindenden Liganden nennt man chemotaktisch wirksame Zytokine, kurz Chemokine. Durch die Bindung an ihre Rezeptoren beeinflussen Chemokine das Migrationsverhalten. Sie werden von unterschiedlichsten Arten an Leukozyten als auch von Zelltypen nicht-hämatopoetischen Ursprungs, wie beispielsweise Endothelzellen, glatten Muskelzellen, Fibroblasten, Astrozyten und Epithelzellen sezerniert (30,33).

Basierend auf der Anzahl und des Abstands der Cysteine in der N-terminalen Aminosäuresequenz werden die Chemokine in verschiedene Gruppen eingeteilt. CXC- und CC-Chemokine sowie CX3CL1 besitzen jeweils vier Cysteine, wobei die zwei N-terminalen Cysteine bei den CXC-Chemokinen durch eine Aminosäure, bei CX3CL1 durch drei Aminosäuren und bei den CC-Chemokinen durch keine Aminosäure getrennt werden.

Die Chemokine XCL1 und XCL2 besitzen nur zwei N-terminale Cysteine (33).

Einige Chemokine, wie zum Beispiel CCL2, CCL3, CCL4 und CCL5 sind induzierbare Chemokine. Sie werden bei Entzündungsprozessen ausgeschüttet, daher nennt man sie auch inflammatorische Chemokine. Demgegenüber stehen die konstitutiven Chemokine, oder auch homöostatischen Chemokine genannt, die kontinuierlich gebildet werden (34,35).

Zudem gibt es eine Sondergruppe der Chemokinrezeptoren, die nach der Bindung eines Chemokins einen Arrestin-abhängigen Signalweg initialisieren. Sie weisen strukturelle Gemeinsamkeiten mit den klassischen Rezeptoren auf und binden ihre Liganden auch mit hoher Affinität, lösen in der Regel aber keine Migration aus. Sie sind auch nicht zur Signalweiterleitung über G-Proteine befähigt, sondern führen scheinbar eher zu einer Modulierung der Chemokin-Gradienten und Dämpfung der Entzündungsreaktionen durch das Abfangen von Chemokinen (36). Aus diesem Grund werden diese Rezeptoren unter anderem „Scavenger“ oder „Chemokin bindende Proteine“ genannt. Zu dieser Gruppe der atypischen Chemokinrezeptoren werden bisher sechs Rezeptoren gezählt (32).

Jede DC-Subpopulation exprimiert je nach Umgebung, Funktion und Reifestadium ein spezifisches Spektrum an Chemokinrezeptoren (34). Unreife cDC und Vorläuferzellen nutzen Chemokinrezeptoren, wie z.B. CCR2 oder CCR6, um in nicht-lymphoide periphere Gewebe einzuwandern und dort zu navigieren (37). Durch den Prozess der DC Reifung erfolgt eine Änderung in der Expression von Chemokinrezeptoren und Adhäsionsmolekülen. Chemokinrezeptoren, welche zuvor das Migrationsverhalten der unreifen cDC steuerten, werden herunter reguliert und CCR7 verstärkt exprimiert (37). Die zwei Chemokine CCL19 und CCL21 binden an CCR7 und bilden einen Gradienten, der die gezielte Migration der cDC aus dem peripheren Gewebe bis in die T-Zellzone der Lymphknoten steuert (36,38). Ferner konnte gezeigt werden, dass die Motilität und Migrationsgeschwindigkeit der DC abhängig von CCR7-Liganden stimuliert wird (39,40).

Auch die Lokalisierung der stationären cDC innerhalb der lymphatischen Gewebe ist scheinbar an CCR7 gebunden (9).

Tabelle 1: Chemokinrezeptoren und ihre Chemokine

Rezeptoren Chemokine mit ihren Synonymen Zelltypen

CC-Chemokine

CCR1 CCL3 (MIP-1α), CCL4 (MIP-1β), CCL5 (RANTES), CCL7 (MCP-3), CCL 8 (MCP-2), CCL 13 (MCP-4),

CCR2 CCL2 (MCP-1), CCL5 (RANTES), CCL7 (MCP-3), CCL8 (MCP-2), CCL13 (MCP-4), CCL16 (LEC)

unreife DC, Monozyten, Makrophagen, basophile Granulozyten, TH1-Lymphozyten, natürliche Killerzellen

CCR3 CCL11 (Eotaxin), CCL7 (MCP-3), CCL5 (RANTES), CCL13 (MCP-4), CCL4 (MIP-1β),

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CCR7 CCL19 (ELC), CCL21 (SLC) reife DC, Thymozyten, B-Lymphozyten, zentrale Gedächtnis-T-Zellen, naive T-Zellen,

CCR8 CCL1 (I-309), CCL18 (PARC) DC, TH2-Lymphozyten, Monozyten, Makrophagen, Haut ansässige CD4 Gedächtnis-T-Zellen, Thymozyten, CD8- &

γδ-T-Lymphozyten, regulatorische T-Zellen, nicht-hämatopoetische Zellen

CCR9 CCL25 (TECK) Thymozyten, Darm ansässige T-, B-Lymphozyten & DC,

pDC

CCR10 CCL27 (ILC), CCL28 (MEC) Haut ansässige T-Zellen, IgA+ Plasmablasten,

Fibroblasten sowie Endothelzellen und Melanozyten der Haut, Karzinom

CXC-Chemokine

CXCR1 CXCL5 (ENA78), CXCL8 (IL-8), CXCL6 (GCP2) DC, Monozyten, neutrophile & basophile Granulozyten, natürliche Killerzellen, Mastzellen, CD8T-Lymphozyten, regulatorische T-Zellen, Endothelzellen, Karzinom

CXCR2 CXCL8 (IL-8), CXCL1 (GROα), CXCL2 (GROβ), CXCL3, (GROγ), CXCL5 (ENA-78), CXCL6 (GLP2), CXCL7 (PPBP)

DC, neutrophile & basophile Granulozyten, Monozyten, natürliche Killerzellen, Mastzellen, T-Lymphozyten, Endothelzellen, Karzinom

CXCR3 CXCL9 (MIG), CXCL10 (IP-10), CXCL11 (I-TAC), CXCL4 (PF4), CXCL4L1 (PF4V1)

pDC, TH1-Lymphozyten, basophile Granulozyten, regulatorische T-Zellen, CD8T-Lymphozyten, natürliche Killerzellen, natürliche Killer-T-Zellen

CXCR4 CXCL12 (SDF-1) nicht-hämatopoetische Zellen und die meisten Leukozyten

CXCR5 CXCL13 (BLC) B-Lymphozyten, CD8Lymphozyten, follikulärer

T-Helferzellen

CXCR6 CXCL16 (SR-PSOX) TH1- & TH17-Lymphozyten, γδ-T-Lymphozyten, natürliche Killerzellen, natürliche Killer-T-Zellen, Plasmazellen, Karzinom

? CXCL14 (BRAK) und CXCL17 (DMC)

CX3C-Chemokin

CX3CR1 CX3CL1 (Fraktalkin) DC, residente Monozyten, Makrophagen,

TH1-Lymphozyten, γδ-T-TH1-Lymphozyten, natürliche Killerzellen, zytotoxische T-Zellen, Mikrogliazellen, Nervenzellen

XC-Chemokin

XCR1 XCL1 (Lymphotactin), XCL2 (SCM-1β) „Cross-präsentierende“ CD8⁺ DC, DC des Thymus

Atypische Chemokinrezeptoren

ACKR2 (D6)

CCL8, CCL2, CCL3, CCL4, CCL5, CCL7, CCL11, CCL13, CCL14, CCL17, CCL22

Gewebe die eine "Barriere" bilden wie Haut, Darm, Lunge und Plazenta; DC, einige Leukozyten, B-Lymphozyten, lymphatische Endothelzellen

ACKR3 (CXCR7)

CXCL11, CXCL12 B-Lymphozyten, AV Endothelzellen, SC, Karzinom,

Nervenzellen, hämatopoetische Zellen, Mesenchymzellen

ACKR4 (CCRL1)

CCL19, CCL21, CCL25 Lunge, Darm, Lymphknoten

CCRL2

Dargestellt sind die aktuell bekannten Chemokinrezeptoren, inklusive der atypischen Rezeptoren, mit ihren Liganden und den Rezeptoren exprimierenden Zellen. CXCL14 (BRAK) und CXCL17 (DMC) sind Liganden, deren bindender Rezeptor noch nicht eindeutig identifiziert werden konnte. Die endgültige Bestätigung, dass PITPNM3 der sechste atypische Chemokinrezeptor ist, steht bis dato noch aus (32,41).

Abkürzungen: TH1: T-Helferzellen vom Typ1; TH2: T-Helferzellen vom Typ2; MIP: Makrophagen-inflammatorische Protein (macrophage inflammatory protein); MCP: Monozyten anziehendes Protein (monocyte chemoattractant protein); HCC: Hemofiltrate CC-Chemokine; TARC: Thymus und Aktivierung regulierendes Chemokin (thymus and activation-regulated chemokine); MDC:

Makrophagen abstammendes Chemokin (macrophage-derived chemokine); LARC: Leber und Aktivierung regulierendes Chemokin (liver and activation-regulated chemokine); ELC: Epstein-Barr 1-Ligand Chemokin; SLC: sekundäres Lymphgewebs-Chemokin (secondary lymphoid-tissue chemokine); TECK: im Thymus exprimiertes Chemokin (thymus-expressed chemokine); CTACK:

kutanes T-Zell anziehendes Chemokin (cutaneous T-cell-attracting chemokine); MEC: Schleimhaut assoziierte epitheliale Chemokine (mucosae associated epithelial chemokine); GCP: Granulozyten-Chemotaxis-Protein (granulocyte chemotactic protein);

GRO: wachstumsregulatorisches Onkogen (growth-regulated oncogene); ENA: von Epithelialzellen abstammendes neutrophiele Granulozyten aktivierendes Protein (epithelial-cell-derived neutrophil-activating peptide); MIG: durch Interferon-γ induziertes Monokin (monokine induced by interferon-γ); IP-10: Interferon induzierbares Protein 10 (interferon-inducible protein 10); I-TAC: Interferon induzierbarer α-T-Zell-Lockstoff (interferon-inducible T-cell alpha chemoattractant); PF: Thrombozyten-Faktor (platelet factor); SDF:

von Sromazellen abstammender Faktor (stromal-cell-derived factor);SR-PSOX: spezieller Rezeptor für Phosphatidylserin beladene oxidierte Lipide (scavenger receptor for phosphatidylserine-containing oxidized lipids); ACKR: atypische Chemokinrezeptoren (atypical chemokine receptor); RANTES: regulated on activation, normal T cell expressed and secreted; MPIF-1: myeloische Progenitorinhibitorfaktor-1 (myeloid progenitor inhibitory factor 1); LEC: Leber-Chemokin (liver-expressed chemokine); Eotaxin:

spezifisch auf eosinophile Zellen wirkendes C-Chemokin; PARC: pulmonary and activation-regulated chemokine; IL: Interleukin; ILC:

interleukin-11 receptor alpha-locus chemokine; ENA78: epitheliales Neutrophilen-aktivierendes Protein 78; GLP2: Glucagon-like Peptid 2; PPBP: Pro-Platelet Basic Protein; BLC: B-Zellen rekrutierendes Chemokin (B lymphocyte chemoattractant); BRAK: "Brust- und Nieren-" Chemokin („Breast and kidney“-Chemokine); DMC: dendritische Zellen und Monozyten anziehendes

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1.1.8 CCR7 und seine Liganden CCL19 und CCL21

Analog zu den Chemokinen können die Chemokinrezeptoren in homöostatische und inflammatorische Chemokinrezeptoren unterteilt werden. Inflammatorische Chemokin-rezeptoren binden induzierbare Chemokine, die homöostatischen ChemokinChemokin-rezeptoren hingegen konstitutive Chemokine. Die homöostatischen Chemokinrezeptoren, wie CCR7, CXCR4 und CXCR5 steuern die Migration und Rezirkulation von Leukozyten in sekundäre und primäre lymphatische Organe. CCR7 nimmt hierbei eine besondere Rolle ein, da er ein ausschlaggebendes Element in Bezug auf die Organisation der primären Immunantwort darstellt, zum anderen die adaptive Antwort des Immunsystems reguliert (38) und außerdem auch einen bedeutender Faktor für die Induktion und den Erhalt der Immuntoleranz darstellt (42). Maßgeblich hierfür sind die umfangreichen und essenziellen Funktionen des CCR7 und seiner Liganden. Hierzu zählt die Regulation des „Homing“ der T-Zellen über die hochendothelialen Venolen in den Lymphknoten (43,44), die funktionelle Organisation der sekundären lymphatischen Organe (45), die Steuerung des Aufbaus und der Funktion des Thymus (46), sowie die Regulierung der DC-Migration über afferente Lymphgefäße in den Lymphknoten unter inflamatorischen Bedingungen als auch in Abwesenheit von entzündlichen oder infektiösen Prozessen (46). CCR7 wird von allen naiven T-Zellen, einigen T-Gedächtniszellen, B-Zellen und reifen, aktivierten DC exprimiert (47).

Nur die zwei konstitutiven Chemokine CCL19 und CCL21 binden am CCR7. CCL19 wird von fibroblastischen Retikulumzellen (engl.: fibroblastic reticular cells; FRC) der T-Zellzone in Lymphknoten, der Milz und den Peyer-Plaques sowie von Endothelzellen der afferenten Lymphgefäße exprimiert (32,44).

Von CCL21 kommen zwei funktionale Varianten in der Maus vor, die sich durch eine Aminosäure an Position 65 des CCL21-Proteins unterscheiden (48). CCL21-Leu enthält Leucin, während CCL21-Ser Serin enthält. Die beiden Varianten des CCL21 werden an unterschiedlichen Orten exprimiert, wobei man CCL21-Ser in lymphatischen Organen wie Thymus, Milz oder Lymphknoten vorfindet und CCL21-Leu in lymphatischen Gefäßen von nicht-lymphatischen Organen wie Darm, Haut oder Lunge. In den sekundären lymphatischen Organen wird CCL21 von FRC und hochendothelialen Venolen (HEV) exprimiert (46).

CCL21 kann mit seiner erweiterten C-terminalen Domäne an Glykosaminoglykane binden, die auf Zelloberflächen oder in der extrazellulären Matrix vorkommen. Dies ist entscheidend, um lokal hohe Konzentrationen zu erreichen und somit die Haptotaxis zu steuern. CCL19 fehlt diese verlängerte basische C-terminale Domäne und erzeugt somit als freies bzw. ungebundenes Chemokin einen Konzentrationsgradienten für die Chemotaxis (32).

Die G-Protein-abhängige Signalübertragung infolge der Bindung von CCL19 oder CCL21 an CCR7 wird durch die Dissoziation des heterotrimeren G-Proteins in seine Untereinheiten, dem α-Monomer und dem βγ-Dimer, initialisiert (49). CCR7 ist in der Lage, auch G-Protein-unabhängige Mechanismen zu nutzen, um ein intrazelluläres Signal zu vermitteln. Bei dieser Art der Signaltransduktion sind β-Arrestine maßgeblich beteiligt. Sie dienen in diesem Kontext als multifunktionelle Adapterproteine und rekrutieren Signalmoleküle zum Rezeptor (50). CCR7 steuert durch drei voneinander unabhängige Signalwege die Überlebenszeit, die Migrationsgeschwindigkeit und die Chemotaxis (Abb.

2). Diese Signalwege werden über das Gi- sowie das G12-Proteinreguliert (49).

Die Steuerung der Chemotaxis erfolgt über eine Gi-Protein-abhängige Signalkaskade im Zusammenspiel mit Signalmolekülen, die zur Familie der mitogenaktivierten Proteinkinasen gezählt werden. Dazu gehören die extrazellulären Signalbezogenen Kinasen 1 und 2 (Erk1/2), die c-Jun-N-terminale Kinase (JNK) und p38-mitogenaktivierte Proteinkinase (p38). Die Überlebenszeit der Zelle wird über den Phosphoinositid-3-Kinase (PI3K) /Proteinkinase B (Akt) -Signalweg und in dessen Folge über den nukleären Transkriptionsfaktor κB (NF-κB) reguliert. Das Kinasepaar PI3K/Akt wird wiederum durch das dissoziierte βγ-Dimer des Gi-Proteins induziert. Die Migrationsgeschwindigkeit wird durch eine Signalachse ausgehend vom G12-Protein gesteuert. Zu den intrazellulären Signalmolekülen, die auf diesen Weg über CCR7 aktiviert werden, gehören neben den

und der Überlebenszeit erfolgt über eine Gi-Protein-abhängige, die der Migrationsgeschwindigkeit über eine G12-Protein-ahängige Signalkaskade. Über diese Wege werden weitere intrazelluläre Signalmolekülen aktiviert. Erk1/2: extrazelluläre Signalbezogene Kinasen 1 und 2; JNK: c-Jun-N-terminale Kinase; p38: p38-mitogenaktivierte Proteinkinase; PI3K: Phosphoinositid-3-Kinase; Akt: Proteinkinase B; NF-κB: nukleärer Transkriptionsfaktor κB; Rho (Ras homolog), Cdc42 und Rac = kleine GTPasen; Src (sarcoma):

Tyrosinkinase Src; Pyk2: prolinreiche Tyrosinkinase 2. (Abbildung wurde modifiziert mit Erlaubnis des Verlages; Copyright 2006: The American Association of Immunologists, Inc.) Quelle: (49,50)

1.1.9 Migrationsformen der dendritischen Zellen

Die Annahme, dass sich DC ausschließlich mit Hilfe Integrin-vermittelter Adhäsion fortbewegen, wurde durch Lämmermann et al. (2008) widerlegt. In dieser Studie wurde gezeigt, dass zwischen der Integrin-abhängigen und der Integrin-unabhängigen Migration der DC unterschieden werden muss (55).

Integrine sind Transmembranproteine, welche an gewebsspezifische Liganden, wie vaskuläres Adhäsionsmolekül (VCAM), intrazelluläres Adhäsionsmolekül (ICAM), Fibronectin oder Kollagen binden. DC exprimieren mehrere Integrin-Untereinheiten wie ß1, ß2, ß7 und αv. Mit Hilfe dieser Transmembranproteine besitzen die DC die Fähigkeit, an Endothelzellen zu adhärieren und durch die Gefäßwand zu wandern (56). Dies findet hauptsächlich in den postkapillaren Venolen nicht-lymphatischer Gewebe statt und erfolgt in mehreren Schritten als sogenannte Adhäsionskaskade. Zunächst exprimieren die durch IL-1 und TNFa aktivierte Endothelzellen E- und P-Selektin. An diesen endothelialen Zelladhäsionsmolekülen können DC nun mit ihren Rezeptoren wie L-Selektin, P-Selektin Glycoprotein Ligand-1, CD44, CD43 oder E-Selectin Ligand-1 einen ersten schwach affinen Kontakt herstellen (57). Aufgrund des Blutstromes herrschen hohe Scherkräfte, welche die anfängliche Bindung wiederholt lösen. Es kommt zum Tethering, ein

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bewegen und schließlich aktiv mittels transendothelialer Migration in das periphere Gewebe einwandern (57).

Die Arbeitsgruppe um Michael Sixt konnte 2008 zeigen, dass sich diese Integrin-abhängige Form der Fortbewegung auf die Migration im zweidimensionalen System beschränkt, also entlang einer Oberfläche (55). Dahingegen spielen Integrine bei der Bewegung im dreidimensionalen System keine bedeutende Rolle. Wichtiger ist hierbei das Aktinnetzwerk des Zytoskeletts, welches durch das Ausstrecken des vorderen Zellbereichs ein Vorwärtsfließen der Zelle ermöglicht. An Engstellen spielt das Myosin-II eine entscheidende Rolle, welches durch Kontraktion den eher unflexiblen Zellkern durch die Passage drängt (55).

1.2 Stromazellen der Lymphknoten

Lymphknoten zählen zu den sekundären lymphatischen Organen und nehmen eine wichtige Rolle im Immunsystem ein. Sie sind wie Schaltzentralen in das ausgedehnte lymphatische Gefäßsystem eingebunden. Lymphknoten sind in der Lage, in der Lymphe befindliche Antigene und Pathogene zu filtern und antigentragende dendritische Zellen festzuhalten. Zudem bilden sie eine optimierte Plattform für die Antigenpräsentation, was die effektive Initialisierung der adaptiven Immunantwort zur Folge hat. Lymphknoten sind hoch organisierte lymphatische Organe und beherbergen hauptsächlich Lymphozyten, dendritische Zellen und Makrophagen. Diese sind eingebunden in ein Netzwerk von Stromazellen (engl.: stromal cell; SC). Es wurde zunächst davon ausgegangen, dass SC nur eine Stützfunktion ausüben. Nach neuen Erkenntnissen ist von einer wichtigen Rolle der SC in der Organisation und Reifung, aber auch in der Entwicklung der Lymphknoten auszugehen. Zudem ist klar, dass diese nicht-hämatopoetischen Zellen auch für die B- und T-Zell-Homöostase von tragender Bedeutung sind (58). Weiterhin erleichtern sie die Organisation der spezifischen Zellareale und somit die Interaktion der Zellen (58,59).

1.2.1 Reifung der Stromazellen im Rahmen der Lymphknoten-Entwicklung

SC spielen eine wichtige Rolle in den adulten Lymphknoten, sind aber auch für die Entwicklung der Lymphknoten von entscheidender Bedeutung. Im Zuge dieser Entwicklung, welche in zwei wesentliche Schritte unterteilt wird, unterziehen sich die Lymphgewebestromazellen einem allmählichen Reifungsprozess (Abb. 3) (59).

Die embryonale Lymphgewebsanlage wird durch eine sackartige Endothelaussprossung gebildet, in die mesenchymale Vorläuferzellen einwandern. Diese Vorläufer der Stromazellen werden auch Lymphgewebe organisierende-Zellen (engl.: lymphoid tissue organizer; LTo-Zellen) genannt. Sie exprimieren an ihrer Zelloberfläche weder ICAM-1 (CD54) noch VCAM-1 (CD106). In eine durch LTo-Zellen geschaffene Umgebung werden die hämatopoetischen Lymphgewebe induzierenden-Zellen (engl.: lymphoid tissue inducer; LTi-Zellen) rekrutiert und im Verlauf die spezifischen B- und T-Zell-Areale des reifen Organs gebildet. Unter dem Einfluss des durch LTi-Zellen gebildeten Zytokins Lymphotoxin-α1β2 (LTα1β2) reifen die LTo-Zellen zu ICAM-1^intVCAM-1^intZellen (59,60).

Nach einem weiteren Schritt im Reifungsprozess exprimieren sie zusätzlichen MAdCAM-1 (mucosal addressin cell adhesion molecule-1) (59). Unter der weiteren Stimulation durch LTα1β2 präsentieren schließlich die reifen ICAM-1^highVCAM-1^highMAdCAM-1⁺ Stromazellen zusätzlich homöostatische Chemokine wie CXCL13, CCL19 und CCL21 (59). Diese Chemokine wiederum unterstützen die Sekretion des Lymphotoxins durch Lymphozyten und LTi-Zellen. Somit herrscht ein positiver Feedback-Kreislauf zwischen der Bildung von homöostatischen Chemokinen und Lymphotoxin im Lymphknoten (61).

Die reifen SC definieren sich durch hohe Konzentrationen der Adhäsionsmoleküle ICAM-1 und VCAM-1, zudem exprimieren sie MAdCAM-1, das membranständige Glykoprotein 38 (gp38, Podoplanin) und Rezeptoren für Wachstumsfaktoren wie den Thrombozyten-Wachstumsfaktor (engl.: Platelet-derived growth factor, PDGF) (59).

strukturelles Netzwerk im Bereich der späteren B-Zellfolikel (63). Hier werden sie allerdings im Laufe der weiteren Lymphknotenentwicklung, ca. 21 Tagen nach der Geburt des Fetus, fast vollständig durch follikuläre dendritische Zellen (engl.: follicular dendritic cells; FDC) ersetzt (64). Die FDC stellen eine wichtige Subpopulation der SC im B-Zellfollikel der reifen Lymphknoten dar. Sie exprimieren das Chemokin CXCL13, welches die Migration der CXCR5-exprimierenden B-Zellen in die Lymphknotenfollikel induziert.

Zudem sind die FDC durch die Expression von Komplementkomponenten sowie Komplement- und Fc-Rezeptoren in der Lage, nicht-prozessierte Antigene in Form von Immunkomplexen aufzunehmen und diese zu präsentieren. Die B-Zellfolikel werden zum subkapsulären Randsinus hin durch eine weitere SC-Subpopulation abgegrenzt (63). Sie nehmen Antigene aus der Lymphe auf, bilden wie die FRC ein Conduit-Netzwerk und exprimieren ebenso wie die FDC das Chemokin CXCL13 sowie das Adhäsionsmolekül MAdCAM-1. Diese randständigen Retikulumzellen (engl.: marginal reticular cells; MRC) sind die einzigen Stromazellen, die den Rezeptor aktivierenden nucleus Faktor-κB-Liganden (RANK-L) exprimieren (58,60,63). Die Abbildung 4 verdeutlicht die lokale Anordnung der drei oben aufgeführten SC-Subpopulationen im Lymphknoten.

Neben den oben genannten SC-Subtypen gibt es noch weitere Zellpopulationen, die ebenfalls nicht-hämatopoetischen Ursprungs sind und im Lymphknoten spezifische Funktionen erfüllen sowie strukturelle Formen darstellen. Hierzu zählen die vaskulären und lymphatischen Endothelzellen. Im Mark der Lymphknoten bildet ein enges Netzwerk an medullären Fibroblasten im Zusammenspiel mit retikulären Fasern das in Strängen angelegte Grundgerüst der Medulla. Ein lockeres Geflecht von Fibroblasten bildet ebenfalls die Struktur des medullären Sinus (63).

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22 Abbildung 4: Position der SC-Subtypen im Lymphknoten.

Die FDC sind ausschließlich in den B-Zellfollikeln lokalisiert, wohingegen die FRC hauptsächlich in der T-Zellzone aber auch vereinzelt in der B-T-Zellzone vorkommen. Die MRC bilden ein schichtartiges Netzwerk am Rand des subkapsulären Randsinus. FRC: fibroblastische Retikulumzellen; FDC: follikuläre dendritische Zellen; MRC: randständige Retikulumzellen (Abbildung wurde modifiziert mit Erlaubnis des Verlages;

Copyright 2010: Elsevier (58)).

1.2.3 Stromazellinteraktionen

Wie bereits unter Punkt 1.2.1 beschrieben, stehen die SC mit den LTi-Zellen in einer stätigen Interaktion, die über einen Rückkopplungskreislauf durch Chemokin- bzw.

Lymphotoxinproduktion kontrolliert wird. Darüber hinaus dienen die von den SC exprimierten Chemokine nicht nur dem Erhalt der Homöostase, sondern auch der Interaktion mit Lymphozyten. CXCL13 fördert die Expression von LTα1β2 durch reife B-Zellen. Den gleichen Effekt lösen CCL21 und CCL19 auf reife CD4⁺ T-Zellen aus (61).

CXCL13, CCL19 und CCL21 steuern die Migration und Anordnung von B- und T-Zellen innerhalb des Lymphknotens. Außerdem produzieren FRC IL-6, IL-7 sowie Wachstumsfaktoren für Gefäßendothel (engl.: vascular endothelial growth factor, VEGF), wobei die Wachstumsfaktoren, IL-7 und CCL19 positiv auf die Überlebenszeit der naiven T-Zellen wirken. Zudem hat VEGF Einfluss auf die Endothelzellproliferation von HEV und lymphatischen Gefäßen. Des Weiteren sind FRC in der Lage, Antigen mittels MHC-I den CD8⁺ Lymphozyten zu präsentieren (58). Die FDC interagieren hauptsächlich mit B-Zellen, treten aber auch mit follikulären TH-Zellen in Kontakt. Sie beeinflussen die lokale Anordnung der B-Zellen durch die Sekretion von CXCL13. Darüber hinaus produzieren FDC auch für die Proliferation sowie für das Überleben der B-Zellen wichtige Faktoren und

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