Universität zu Köln

Kiljan, Martha ORCID: 0000-0002-5581-1359 (2023). Reactivation of TH1 cells in peripheral tissues. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

CD4+ T cells play, as a key player of the adaptive immune system, a critical role in orchestrating an effective immune response during infections, autoimmunity or cancer. Few studies have addressed antigen-mediated reactivation of effector T cells in peripheral tissues, as opposed to the well-studied primary activation (priming) in lymph nodes. In this thesis, I investigated the transcriptional changes of reactivated TH1 cells that occur independent to changes during naïve T cell priming and T cell differentiation. OT-II/Nur77GFP mice were used which allowed direct identification of T cell receptor (TCR) activated T cells. Transcriptome analysis of in vitro cultured and sorted naïve (CD62L+, CD44-, CD69-, Nur77GFP-), activated naïve (CD62Lint, CD44, CD69+, Nur77GFP +), TH1 (CD62L+, CD44+, Nur77GFP-) and reactivated TH1 cells (CD62L+, CD44+, Nur77GFP+) revealed 10736 differentially expressed genes of TH1 reactivation. Of these, 3106 genes were predominantly specifically regulated in reactivated TH1 cells and 447 genes were solely regulated in reactivated TH1 cells and did not appear in the other comparisons. Furthermore, I compared the expression of some identified genes in different CD4+ T cell subpopulations: TH1, TH2, TH17 and Treg cells. Gene expression was similar in TH1 and TH17 cells, while the difference in TH2 and Treg cells was greater.Subsequently, selected genes were analyzed in two CD4+ T cell-dependent in vivo models, the Nephrotoxic Nephritis (NTN) and the experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), revealing discrepancies between in vitro and in vivo experiments as well as tissue-specific differences. Finally, selected genes were analyzed in human TH1 cells, polarized from peripheral blood of healthy donors, showing differences in gene expression of selected genes in reactivated human TH1 cells compared to reactivated murine TH1 cells. Here, I report a unique signature to TH1 cell reactivation that goes beyond lineage alterations. I showed that gene expression of some reactivation-specific genes differed between different reactivated CD4+ T cell subpopulations in vitro and reactivated CD4+ T cells from different tissues in vivo as well as in reactivated human TH1 cells in vitro. These findings increase the understanding of the peripheral T cell response as a pathophysiological process in autoimmune diseases and could serve as new targets for future therapies, especially immunotherapy.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language CD4+ T-Zellen spielen als Schlüsselakteur des adaptiven Immunsystems eine wichtige Rolle bei der Abwehr von Infektionen, Autoimmunität oder Krebs. Nur wenige Studien haben sich mit der Antigen-vermittelten Reaktivierung von T-Effektorzellen in peripheren Geweben befasst, im Gegensatz zu der gut untersuchten primären Aktivierung (Priming) in Lymphknoten. In dieser Arbeit untersuchte ich die transkriptomale Veränderung reaktivierter TH1 Effektorzellen, die unabhängig von den Veränderungen während des naïven T-Zell Primings und der T-Zell Differenzierung auftraten. Zur Untersuchung dieser Hypothese wurden OT-II/Nur77GFP Mäuse verwendet, die eine direkte Identifizierung von T-Zellrezeptor (TZR)- aktivierten Zellen ermöglichten. Die Transkriptomanalyse von in vitro kultivierten und sortierten naïven (CD62L+, CD44-, CD69-, Nur77GFP-), aktivierten naïven (CD62Lint, CD44-, CD69+, Nur77GFP+), TH1 (CD62L+, CD44+, Nur77GFP-) und reaktivierten TH1 Zellen (CD62L+, CD44+, Nur77GFP+) zeigte 10736 differenziell exprimierte Gene der TH1 Reaktivierung. Davon wurden 3106 Gene überwiegend spezifisch in reaktivierten TH1 Zellen reguliert und 447 Gene wurden ausschließlich in reaktivierten TH1 Zellen reguliert. Die Expression einiger dieser reaktivierungs-spezifischer Gene wurde anschließend in TH1, TH2, TH17 und Treg Zellen verglichen. Während TH1 und TH17 Zellen ähnliche Genexpressionen aufweisten, war der Unterschied in TH2 und Treg Zellen größer. Die ausgewählten Gene wurden in zwei CD4+ T-Zell-abhängigen in vivo Modellen analysiert, der nephrotoxischen Nephritis (NTN) und der experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE), wobei Diskrepanzen zwischen in vitro und in vivo Experimenten sowie gewebespezifische Unterschiede aufgedeckt wurden. Schließlich wurden die ausgewählten Gene in menschlichen TH1 Zellen analysiert und Unterschiede zwischen menschlichen und murinen TH1 Zellen aufgezeigt. Ich berichte hier über eine einzigartige Signatur für die TH1 Zellreaktivierung und zeige, dass sich die Genexpression einiger reaktivierungs-spezifischer Gene zwischen verschiedenen CD4+ T Zell Subpopulationen, reaktivierter CD4+ T Zellen aus verschiedenen Geweben sowie in humanen TH1 Zellen unterscheidet. Diese Ergebnisse erweitern das Verständnis der peripheren T-Zell-Antwort als pathophysiologischer Prozess autoimmuner Erkrankungen und können zu neuen Angriffspunkten zukünftiger Therapien, insbesondere Immuntherapie, dienen. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Kiljan, Martha m.kiljan@gmx.de orcid.org/0000-0002-5581-1359 UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-710825
Date:	2023
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Biology > Institute for Genetics
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Dissertation English CD4 T cell English reactivation English
Date of oral exam:	10 August 2022
Referee:	Name Academic Title Wunderlich, Thomas Prof. Dr. rer. nat.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/71082