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Titelaufnahme

Titel
Regulation of autophagy and mTOR in human CD8+[CD8 hoch +] T cells / by Christoph Reinhold Arnold
VerfasserArnold, Christoph Reinhold
Begutachter / BegutachterinStoiber, Heribert ; Stöckl, Johannes
GutachterGrubeck-Loebenstein, Beatrix
Erschienen2015
UmfangIV, 101 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftInnsbruck, Med. Univ., Diss., 2015
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
Datum der AbgabeFebruar 2015
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Immunologie / Altern / T-Zellen / Autophagie / mTOR
Schlagwörter (EN)Immunology / Aging / T cells / Autophagy / mTOR
Schlagwörter (GND)T-Lymphozyt / Antigen CD8 / Sirolimus / Autophagie <Physiologie>
URNurn:nbn:at:at-ubi:1-2104 Persistent Identifier (URN)
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Regulation of autophagy and mTOR in human CD8+[CD8 hoch +] T cells [2.12 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Hintergrund : Autophagie ist ein evolutionär hochkonservierter zellulärer Mechanismus, der die Zelle vor ungünstigen Umwelteinflüssen schützt und zur Lebensverlängerung bei verschiedenen Zellen und Organismen beiträgt. Autophagie ist in vielen physiologischen und pathologischen Prozessen beteiligt, aber es gibt zurzeit noch wenig Information über die Rolle von Autophagie in humanen T-Zellen. In dieser Arbeit untersuchten wir zweierlei Aspekte der Autophagie in T-Zellen: Autophagie nach T-Zell-Aktivierung sowie Autophagie in hoch-differenzierten T-Zellen. Diese Zellen sind vermutlich ursächlich an der schlechten Funktionalität des alternden Immunsystems beteiligt.

Methoden: Früh- und hochdifferenzierte humane CD8+ T-Zellen von gesunden Spendern wurden mithilfe der MACS Technik isoliert und entweder über den T-Zell-Rezeptor mit und ohne Co-stimulus oder mittels des homeostatischen Zytokins IL-15 aktiviert. Zusätzlich wurde mTOR Komplex 1 (mTORC1), Hauptregulator der Autophagie, durch Rapamycin gehemmt. Autophagie Level sowie mTORC1 Aktivität wurde mittels Western Blot analysiert. Außerdem wurden elektronenmikroskopische Untersuchungen gemacht. Hochdifferenzierte T-Zellen wurden durchflusszytometrisch charakterisiert.

Ergebnisse: T-Zell-Rezeptor Aktivierung von humanen CD8+ T-Zellen induziert sowohl mTORC1 als auch Autophagie, obwohl mTORC1 normalerweise Autophagie hemmt. Co-stimulation führt zu einem weiteren Anstieg der Autophagie ohne mTORC1 wesentlich zu beeinflussen. Rapamycin konnte mTORC1 bei T-Zell Aktivierung hemmen und gleichzeitig Autophagie induzieren. Hochdifferenzierte CD8+ T-Zellen konnten Autophagie nach T-Zell-Aktivierung zwar hochregulieren, allerdings signifikant weniger als frühdifferenzierte T-Zellen. Zusätzlich konnte Rapamycin in diesen Zellen zwar mTORC1 hemmen, jedoch keine Autophagie induzieren.

Fazit: Wir beschreiben in dieser Arbeit zum ersten Mal die Induktion von Autophagie in humanen CD8+ T-Zellen nach T-Zell-Aktivierung. Zusätzlich zeigen wir, dass hochdifferenzierte CD8+ T-Zellen nach T-Zell-Rezeptor-Aktivierung weniger Autophagie induzieren können als frühdifferenzierte T-Zellen. Dieser Befund kann helfen, die Umstände, unter welchen diese Zellen leben und sterben, besser zu verstehen. Außerdem können die Erkenntnisse dieser Arbeit verwendet werden, um neue Impf-Strategien zu entwickeln, da hochdifferenzierte CD8+ T-Zellen einen negativen Einfluss auf die Effektivität von Impfungen haben.

Zusammenfassung (Englisch)

Background : Autophagy is a highly conserved cellular mechanism that protects cells from unfavorable environmental conditions and extends lifespan of various cells and organisms. While the role of autophagy in cellular processes, physiological as well as pathological, is being more and more revealed, there is still little information on the involvement of autophagy in human T cells. In this thesis we investigated two different aspects of autophagy in T cells: autophagy in the setting of T-cell activation and with respect to the stage of T-cell differentiation. This is of special interest, as highly differentiated T cells are believed to contribute to the dysfunction of the aged immune system.

Methods: Human CD8+ T cells of early and late differentiation stages were isolated from healthy donors using the MACS technique. Cells were then stimulated via the T-cell receptor (TCR) in the absence or presence of co-stimulatory molecules or using the homeostatic cytokine IL-15. Additionally, mTOR complex (mTORC) 1, the major regulator of autophagy, was manipulated using rapamycin, a potent mTOR-inhibitor. Western Blots for LC3B-II, an autophagy marker, and mTORC1 were performed to assess autophagy levels and mTORC1 activity. Electron microscopy was performed to analyze the ultrastructure of cells. Flow cytometry was used to characterize highly differentiated CD8+ T cells.

Results: TCR-mediated activation of human CD8+ T cells induced both mTORC1 as well as autophagy, despite mTORC1 being extensively characterized as an inhibitor of autophagy. Co-stimulation was able to further increase autophagy without having an effect on mTORC1 activity. Rapamycin effectively inhibited mTORC1 during T-cell activation and increased autophagy levels. Highly differentiated CD8+ T cells showed a significantly lower induction of autophagy following TCR-mediated activation as compared to their early differentiated counterparts. Additionally, rapamycin was unable to induce autophagy in this subset of CD8+ T cells, despite effectively inhibiting mTORC1.

Conclusion: We describe for the first time the induction of autophagy following TCR-mediated activation of human CD8+ T cells. Our finding that highly differentiated CD8+ T cells are less able to induce autophagy upon TCR engagement sheds light on the question under which circumstances these cells survive or die. These findings might be of use for the development of new strategies to improve the efficacy of vaccinations, as highly differentiated T cells have been shown to have a negative influence on vaccinations.