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3Beim Menschen lässt sich eine Charakterisierung der verschiedenen DC Subklassenunter anderem anhand der blood-dendritic-cell-antigens (BDCAs) vornehmen (Dzioneket al. 2000). Den CD (Cluster of differentiation) 8 DCs in der Maus entsprechenBDCA3 DCs und den CD11b DCs der Maus entsprechen BDCA1 DCs (Satpathy etal. 2012).Die pDCs haben eine sphärische Gestalt und ähneln den Antikörper-sezernierendenPlasmazellen. Sie sind nicht-phagozytisch und entsprechend uneffektiv bei der AntigenPräsentation (Reizis et al. 2011). Sie dienen der schnellen Erkennung einer viralenInfektion unter anderem über Toll-like-Rezeptor 7, worauf hin sie große Mengen von IFNα produzieren (Hornung et al. 2005). Alle übrigen DC-Subklassen lassen sich als"klassische“ (früher: myeloide) DCs zusammenfassen. Sie haben eine dendritischeMorphologie, eine kürzere Lebensdauer von drei Tagen bis zwei Wochen, phagozytierenund prozessieren, um Antigene in peripherem Gewebe aufzugreifen und migrieren zuden sekundären Lymphorganen. Dort präsentieren sie die Antigene in den T-Zell-Zonenund können eine Immunantwort hervorrufen (Randolph et al. 2005, Ginhoux et al. 2009).1.2.2Aktivierung von dendritischen ZellenNeu geschaffene, unreife klassische DCs haben noch eine hohe endozytotische Aktivitätund geringe Major-Histocompatibility-Complex (MHC)-I und -II Expression. Dies ändertsich nach Kontakt mit Pathogen-associated-molecular-patterns (PAMPs), ammatorischenZytokinen:diePhagozytose und Protein-Prozessierung wird für wenige Stunden gesteigert und darauffolgend herunter reguliert sowie die MHC-Dichte auf der Zelloberfläche verstärkt, um dieaufgefangenen Antigene zu präsentieren (Pierre et al. 1997, Mellman and Steinman2001, Trombetta et al. 2003). Dieser Prozess wird Aktivierung, beziehungsweise Reifung(engl. maturation) genannt. Die Expression von MHC-Molekülen auf DCs wurde 1979und der Prozess der Aktivierung 1985 das erste Mal beschrieben (Rouse et al. 1979,Schuler and Steinman 1985).DCs können durch verschiedene Stoffe und Signale aktiviert, also zu reifen DCs werden.Bei der Erkennung dieser spielen Pattern-recognition-receptors (PRRs) eineentscheidende Rolle.

4Eine der bekanntesten PRRs sind die Toll-like-Rezeptoren (TLR). Jeder der 12 TLRs inMäusen, beziehungsweise 10 in Menschen erkennt eine einzigartige Gruppe vonLiganden. So erkennt der an der Zelloberfläche exprimierte TLR 4 beispielsweiseLipopolysaccharide (LPS) von bakteriellen Zellwänden und der im Endolysosombefindliche TLR 9 bakterielle Cytosin- und Guanin-reiche Oligonukleotid (CpG ODN)DNA (Lee et al. 2012). Für CpG ODN konnte gezeigt werden, dass sie eine starkeAktivierung von murinen (Sparwasser et al. 1998) und humane DCs (Hartmann et al.1999) hervorrufen. Eine weitere Gruppe von PRRs der DCs bilden die C-Typ nPilzenabstammendeZuckerverbindungen Calcium-abhängig erkennen (Sancho and Reis e Sousa 2012). omerizationdomainähnlichenRezeptoren (NOD-like-Rezeptoren) binden unter Anderem bakterielle Peptidoglykaneund spielen ebenfalls eine Rolle bei der Aktivierung von DCs (Franchi et al. 2012). Diegleichermaßen intrazellulär liegenden Retinoic-acid-inducible-gene I (RIG-I)-ähnlichenRezeptoren erkennen virale Ribonukleinsäuren und führen, wie auch die NOD-likeRezeptoren zu einer Aktivierung des NF- B Signalweges oder des Inflammasoms(Hammer and Ma 2013). Die hier besprochenen PRRs sind Rezeptoren desangeborenen Immunsystems und sind oft spezifisch auf einer Subklasse von DCsexprimiert (Steinman 2012).Neben den PRRs können auch endogene Botenstoffe wie Interleukin (IL)-1 und TumorNekrose Faktor (TNF)-α zu einer Aktivierung von DCs führen (Fujii et al. 2004, Pang etal. 2013). Auch Zellen wie T-, natürliche Killer-Zellen, natürliche Killer-T-Zellen und ɣ- -TZellen (Fujii et al. 2003, Munz et al. 2005) und Produkte sterbender Zellen (Gallucci etal. 1999) können aktivierend wirken.Wenn es durch einen dieser mannigfaltigen Stimuli zur Aktivierung einer DC kommt,werden Aktivierungsmarker wie MHC-I und –II Moleküle und die CostimulatorischenMoleküle CD80 und CD86 auf ihrer Zelloberfläche hochreguliert (Young et al. 1992,Cresswell 1994, Larsen et al. 1994, Turley et al. 2000). CD80 und CD86 sind für dieImmunogenität der DC von maßgeblicher Bedeutung. Des Weiteren werden CD40,CD274 und CD273 vermehrt exprimiert (Steinman 2012). Der nun von einer DC erreichteZustand wird als phänotypische Aktivierung bezeichnet. Sie ist noch nicht notwendigerWeise auch funktionell aktiviert, also immunstimulatorisch, ja sie kann sogar Toleranzgegenüber einem Antigen erzeugen (Menges et al. 2002, Sporri and Reis e Sousa 2005).Von funktioneller Aktivierung spricht man, wenn sich die DC den minimalen oderkompletten zellulären Veränderungen unterzogen hat, die sie befähigen eine

5Immunstimulation auszulösen (Reis e Sousa 2006). Es ist noch nicht genau verstanden,wie der Prozess der funktionellen Aktivierung abläuft (Steinman 2012).1.2.3Die Torwächter des ImmunsystemsAn der DC entscheidet sich maßgeblich, ob eine Immunantwort gegen ein bestimmtesAntigen entsteht und wenn ja, welche. Hierbei spielt der Aktivitätszustand der DC eineganz entscheidende Rolle. Unreife, also noch nicht aktivierte DCs können in peripherenCD4 und CD8 T-Zellen eine Toleranzreaktion durch Einleitung von Deletion, Anergieoder Regulationsmechanismen auslösen (Steinman and Nussenzweig 2002, Steinmanet al. 2003). Reife DCs sind dagegen in der Lage eine Immunreaktion auszulösen(Banchereau et al. 2000).Um eine T-Zelle auf einen bestimmten Antigen-Reiz hin zu aktivieren sind vereinfachtdargestellt drei äußere Signale notwendig (Schwartz and Mueller 2003). Das erste Signalist die Erkennung eines zum T-Zell-Rezeptor passenden Antigens auf einem MHC-I oder–II Molekül. Erfährt eine T-Zelle dieses Signal, so führt dies zur Toleranzinduktiongegenüber dem Antigen. Das zweite Signal ist die Stimulation einer T-Zelle durch dieCostimulatorischen Moleküle CD80 und CD86. Hierzu binden CD80 und CD86 an CD28der T-Zelle (Keir and Sharpe 2005). Zusammen mit dem ersten Signal führt dies zurEinleitung einer Immunantwort, die T-Zelle durchläuft eine klonale Expansion und esbilden sich Gedächtnis-T-Zellen aus (Kearney et al. 1994). Das dritte Signal machenZytokine der Antigen-präsentierenden-Zelle aus, die die Richtung der Immunantwort unddamit die weitere genaue Differenzierung der T-Zelle bestimmen (Curtsinger et al. 1999).Die Entstehung eine Typ-1 Th-Zelle und damit einer Typ 1 Immunantwort wird durchIL12, IL18 oder IFN-α eingeleitet (Kapsenberg 2003). Welche Signale zur Entstehungeiner Typ-2 Th-Zelle und damit Typ 2 Immunantwort führen ist noch Gegenstand aktuellerDiskussion (Pulendran et al. 2010, Bell et al. 2013, Bordon 2013). In Zusammenschauder Funktion der DC wird klar, welch wichtige Bedeutung die CostimulatorischenMoleküle CD80 und CD86 haben, da es ohne sie nicht zur Auslösung einerImmunantwort kommen kann.

61.2.4Vakzinierung mit dendritischen ZellenAuf Grund der zentralen Rolle der DC bei der Entstehung einer Immunantwort ist sie einvielversprechender Ansatzpunkt für neue Therapiestrategien durch Immunisierung,beispielsweise im Bereich der Tumortherapie.So fand 1996 die erste Tumor-Vakzinierung mit DCs am Menschen mit gutem Erfolgstatt (Hsu et al. 1996), nachdem erste Versuche hierzu in der Maus 1995 durchgeführtwurden (Mayordomo et al. 1995). Vier Patienten mit follikulärem B-Zell Lymphom wurdenmit Tumor-Antigen beladenen DCs geimpft, hiervon erfuhren zwei eine komplette ndieerstenTumorvakzinierungen mit DCs, welche in vitro mittels IL-4 und GM-CSF generiertwurden, unternommen (Nestle et al. 1998).Während im Menschen durch die Injektion aktivierter DCs eine Immunreaktion gegenein bestimmtes Antigen ausgelöst werden kann (Dhodapkar et al. 1999), lässt sich durchdie Verabreichung unreifer DCs Toleranz gegenüber bestimmten Antigenen hervorrufen(Dhodapkar et al. 2001).Entsprechend kann uns das Wissen über DCs nicht nur helfen, neue Ansätze in derTumortherapie zu finden, sondern auch, vor allem in Kombination mit dem Wissen überihr Zusammenspiel mit regulatorischen T-Zellen, zur Entwicklung neuer Therapiengegen Autoimmunkrankheiten, Allergien und Transplantatabstoßung helfen (Steinmanand Pope 2002, Steinman and Banchereau 2007, Belkaid and Oldenhove 2008,Pulendran et al. 2010).1.3 Regulatorische T-ZellenTada bezeichnete 1997 das Immunsystem als ein Supersystem, also ein höchstkomplexes System mit der Notwendigkeit, sich selbst zu regulieren (Tada 1997). ErsteÜberlegungen über Immunregulation und die Rolle von T-Lymphozyten darin fandenschon in den 70er und 80er Jahren des letzten Jahrhunderts statt (Gershon and Kondo1970, Golub 1981). 1982 entdeckte Sakaguchi, dass sich Autoimmunität in neonatalthymektomierten Mäusen durch Zufuhr von CD4 T-Lymphozyten verhindern ließ, wasdarauf schließen ließ, dass zur Immunsuppression fähige Zellen in der CD4 Zellpopulation enthalten sein müssen (Sakaguchi et al. 1982). Weitere Untersuchungenvon Sakaguchi führten dann 1995 zur Entdeckung dieser spezifischen T-Lymphozyten

7Subpopulation. Sie exprimieren den IL-2 Rezeptor CD25 und sind dazu fähig, dieimmunologische Selbsttoleranz zu erhalten. Sie wurden regulatorische T-Zellen (TregZellen) bezeichnet und machen etwa 5 bis 10% der peripheren CD4 T-Zellen aus(Sakaguchi et al. 1995).Das 1982 von Sakaguchi durchgeführte Experiment erschließt sich bei Betrachtung derFunktion des Thymus für die Entwicklung von T-Lymphozyten. In ihm werden T-Zellenmit T-Zell-Rezeptoren, die eine hohe Affinität zu Selbstantigenen aufweisen depletiert(Kappler et al. 1987, Kisielow et al. 1988). Fällt diese Negativselektion aus, kommt esdurch ständige Selbstantigen Erkennung zur Autoimmunität.2003 wurde der bislang wichtigste Funktionsmarker von Treg-Zellen entdeckt: derTranskriptionsfaktor Forkhead-box-protein P3 (FoxP3). Über erzwungene Expressionvon FoxP3 in konventionellen T-Zellen mittels retroviralen Vektoren konnte einsuppressiver, Treg-ähnlicher Phänotyp erzeugt werden. Außerdem wurde gezeigt, dassFoxP3 zur Entwicklung von Treg-Zellen aus Knochenmarkvorläuferzellen essentiell ist(Fontenot et al. 2003, Hori et al. 2003).Wie wichtig die Treg-Zellen für das normal funktionierende Immunsystem sind, sieht manan Mäusen, die eine Mutation im FoxP3 Gen aufweisen, den „Scurfy Mäusen“ (Brunkowet al. 2001). Diese Mutation entstand spontan in den 40er Jahren des prägtestersystemischerAutoimmunität, unter anderem mit schorfiger (engl. scurfy) Haut und führte innerhalbweniger Wochen post partum zum Tode (Ramsdell and Ziegler 2014). Eine Mutation desFoxP3 Gens beim Menschen führt zu einem ähnlichen Krankheitsbild mit hromosomal vererbtem (IPEX) Syndrom (Bennett et al. 2001).1.3.1Entstehung und EinteilungDie Population der Treg-Zellen lässt sich in zwei Gruppen unterteilen: zum einen in die,den Hauptteil ausmachenden „natürlichen“ Treg (nTreg) - Zellen, die im Thymus alsSelbstantigen-aktivierte, reife T-Zellen entstehen. Die zweite Gruppe der Treg-Zellen wirdvon den, in der Peripherie unter bestimmten Bedingungen „induzierten“ T reg (iTreg) –Zellen mit Selbstantigen oder harmlose Umweltantigene erkennenden T-ZellRezeptoren gebildet (Josefowicz and Rudensky 2009).

8Bei der Entstehung der nTreg-Zellen im Thymus spielt die T-Zell-Rezeptor Bindung anSelbstantigene eine entscheidende Rolle. CD4 CD8- Thymozyten, mit mittelstarkerAffinität zu Selbstantigenen haben die größte Wahrscheinlichkeit sich zu T reg-Zellen zuentwickeln (Josefowicz et al. 2012). In den letzten Jahren haben sich die Hinweise daraufgemehrt, dass zusätzlich zur und unabhängig von der FoxP3 Expression auchspezifische epigenetische Veränderungen essentiell für die Treg-Zell-Entwicklung sind(Ohkura et al. 2013).Die zweite Gruppe der Treg-Zellen, die iTreg-Zellen lassen sich in der Peripherie unterTGF-β und IL-2 Einfluss induzieren (Chen et al. 2003). Längerfristige niedrig-dosigeAntigenstimulation sowie nur mäßige Costimulation sind entscheidende Faktoren die zuriTreg-Zell Entstehung führen (Josefowicz and Rudensky 2009). Sie exprimieren, wie auchdie nTreg-Zellen, FoxP3. Daneben gibt es aber noch zwei weitere induzierbareregulatorische T-Zell-Populationen, die nicht FoxP3 exprimieren: TGF-β produzierendeTh-3-Zellen (Faria and Weiner 2005) und IL-10 produzierende T regulatorische 1 (Tr1)Zellen (Roncarolo et al. 2006).Zusätzlich zur Unterscheidung auf Grund ihrer Entstehung lassen sich Treg-Zellen anHand ihres aktuellen Funktionszustandes in drei Gruppen einteilen: zentrale, Effektorund im peripheren Gewebe befindliche Treg-Zellen. Zentrale Treg-Zellen halten sich in derBlutstrombahn und sekundären lymphatischen Organen auf und werden auch als„ruhende“ oder „naive“ Treg-Zellen bezeichnet. Sie haben vergleichsweise geringesuppressive Aktivität und ihr Antigen-Kontakt liegt tendenziell länger zurück. ImUnterschied hierzu hatten die Effektor Treg-Zellen vor kurzem Antigen-Kontakt und sindentsprechend suppressiver. Auch sie befinden sich in der Blutstrombahn und densekundären lymphatischen Organen, zeigen aber zusätzlich auch Migration in nichtlymphatischen Geweben. Die Gruppe der in peripheren Geweben befindlichen TregZellen hält sich dagegen vor allem in nicht lymphatischem Gewebe, wie zum Beispieldem Darm auf (Liston and Gray 2014).1.3.2Mechanismen der SuppressionTreg-Zellen dienen der Suppression von „irrtümlichen“, weil gegen den eigenenOrganis

aufgefangenen Antigene zu präsentieren (Pierre et al. 1997, Mellman and Steinman 2001, Trombetta et al. 2003). Dieser Prozess wird Aktivierung, beziehungsweise Reifung (engl. maturation) genannt. Die Expression von MHC-Molekülen auf DCs wurde 1979 und der Prozess der Aktivierung 1985 das erste Mal beschrieben (Rouse et al. 1979,