Induktion und Charakterisierung von bakterien- und pilzspezifischen T-Zell-Reaktionen

Zusammenfassung des Projekts:
Neugeborene und Säuglinge sind sehr anfällig für Infektionen. Das Immunsystem von Neugeborenen und Säuglingen unterscheidet sich deutlich von dem der Erwachsenen. Neugeborene können nicht ohne weiteres eine antibakterielle Th1-Zellen-Reaktion auslösen. Stattdessen überwiegen bei ihnen Th2-Immunreaktionen, die zusammen mit den immunregulatorischen Funktionen das Potenzial für Entzündungsschäden begrenzen und gleichzeitig die Besiedlung des Darms durch Kommensalen ermöglichen sollen.
Die Entwicklung des neonatalen Immunsystems wurde jedoch bisher nur wenig erforscht. Um hier Abhilfe zu schaffen, brauchen wir ein genaueres Verständnis der bakterien- und pilzspezifischen T-Zell-Reaktionen. [Darüber hinaus ist die Charakterisierung der molekularen Grundlagen der T-Zell-Reaktionen erforderlich.

Einleitung:
T-Zellen bei menschlichen Neugeborenen, Kleinkindern und Erwachsenen unterscheiden sich erheblich in der Auslösung, Stärke und Stabilität ihrer Reaktionen. In dieser Studie untersuchen wir die zellulären Mechanismen von CD4⁺ T-Zellen von Neugeborenen, Säuglingen und Erwachsenen, um die antigenspezifische Reaktion auf Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermis, Bifidobacterium longum biovar infantis, Aspergillus fumigatus und Candida albicans zu untersuchen.

Methoden:
T-Zellen aus chirurgisch entfernten Adenoiden, Nabelschnurblut und peripherem Blut von gesunden Spendern wurden mittels Durchflusszytometrie und funktionellen Tests charakterisiert. Es wurden intrazelluläre Färbungen und CFSE-Verdünnungsexperimente durchgeführt. CD14⁺ Monozyten wurden mit Extrakten von Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermis, Bifidobacterium longum biovar infantis, Aspergillus fumigatus und Candida albicans inkubiert, um T-Zellen zu stimulieren. Darüber hinaus wurden Kryo-Gewebeschnitte der Adenoide mittels Imaging Cycler Microscopy (ICM) analysiert.

Ergebnisse und Diskussion:
CD4⁺ CD45RA und CD4⁺ CD45R0 T-Zellen proliferieren und regulieren das Aktivierungs-assoziierte Molekül CD25 als Reaktion auf Staphylococcus aureus, Staphylococcus
In menschlichen Adenoiden werden im Vergleich zum peripheren Blut sehr viele reaktionsfähige T-Zellen gefunden. In den Adenoiden wird eine umgekehrte Korrelation zwischen dem prozentualen Anteil proliferierender T-Zellen und dem Alter der Säuglinge beobachtet.

Funktionelle bakterien- und pilzspezifische T-Zellen werden in Nabelschnurblut, Adenoiden von Säuglingen und Erwachsenen mit altersabhängigen Merkmalen nachgewiesen.

Perspektiven:
Diese Arbeit verdeutlicht den Unterschied zwischen den spezifischen T-Zell-Reaktionen von Neugeborenen, Säuglingen und Erwachsenen in Bezug auf Qualität und Quantität.
Für therapeutische Interventionen sollte ein adenoid-spezifisches hierarchisches Muster von T-Zell-Oberflächen- und intrazellulären Machern in Adenoiden identifiziert werden.
Die Ergebnisse werden dazu beitragen, die Beziehung zwischen Pathogenen und T-Zellen zu verstehen und Interventionsstrategien zu optimieren.

Induction and characterization of bacterial and fungal-specific T-cell responses

Summary of the project:
Neonates and infants are very susceptible for infections. The immune system of neonates and infants is clearly distinct from that of adults. Newborns cannot readily mount Th1 cell antibacterial responses. Instead they show a predominance of Th2 immune responses, which, together with the immune regulatory functions, are thought to limit the potential for inflammatory damage, while simultaneously permitting intestinal colonization by commensals.
Yet relatively little research effort has focused on neonatal immune development. To redress this situation we need a more precise understanding of bacterial and fungal-specific T-cell responses. Moreover the characterization of molecular bases of T-cell responses is required.
 
Introduction:
T cells in human neonates, infants, and adults differ dramatically in the initiation, strength, and stability of their responses. In this study, we investigate cellular mechanisms of CD4⁺ T cells from neonates, infants and adults to study the antigen specific response to Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermis, Bifidobacterium longum biovar infantis, Aspergillus fumigatus, and Candida albicans.
 
Methods:
T cells from surgically excised adenoids, cord blood and peripheral blood from healthy donors were characterized by flow cytometry and functional assays. Intracellular stainings and CFSE-dilution experiments were performed. CD14⁺ monocytes were incubated with extracts of Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermis, Bifidobacterium longum biovar infantis, Aspergillus fumigatus, and Candida albicans to stimulate T cells. In addition, cryo tissue sections of the adenoids were analyzed by Imaging Cycler Microscopy (ICM).
 
Results and discussion:
CD4⁺ CD45RA and CD4⁺ CD45R0 T cells proliferate and up regulate the activation-associated molecule CD25 in response to Staphylococcus aureus, Staphylococcus
High numbers of responsive T cells are identified in human adenoids compared to peripheral blood. An inverse correlation between the percentages of proliferating T cells and age of infants is observed in adenoids.

Functional bacterial and fungal-specific T cells are identified in cord blood, adenoids of infants, and adults with age-dependent characteristics.
 
Perspectives:
This work highlights the gap between specific T-cell responses of neonates, infants, and adults in terms of quality and quantity.
For therapeutic interventions, an adenoid-specific hierarchical pattern of T cell surface and intracellular makers should be identified in adenoids.
Findings will help to understand the relationship between pathogens and T cells and to optimize intervention strategies.