Mobiele menu

Intestinal flora as a regulator of "peripheral" tolerance for self-antigens

Projectomschrijving

De darmen zijn een wezenlijk deel van het immuunsysteem doordat hier veel contact met de buitenwereld is. Zowel met schadelijke micro-organismen als met goedaardige bacteriën die in de darm leven. Een belangrijk deel van de herkenning van het immuunsysteem voor ‘eigen’ antigenen vindt ook plaats in de darm. Dat geschiedt met behulp van immuun-regulerende T-cellen. De onderzoekers ontwikkelden modelsystemen voor onderzoek van deze immunomodulatie; zowel in de reageerbuis als met transgene muizen. De studies concentreerden zich op stress-eiwitten (heat shock proteins, HSP70). Aangetoond is dat antigenen ziektereducerende regulerende T-cellen kunnen activeren. Daarnaast zijn er ook stress-eiwitten die specifieke regulerende T-cellen activeren en zo ontstekingsreacties onderdrukken. Het regulatiesysteem wordt sterk beïnvloed door omgevingsfactoren, zoals de micro-organismen in de darm. Er vindt in de darm dus voortdurend herkenning plaats van antigenen door antigeen-specifieke T-cellen van het immuunsysteem.

Producten

Titel: Ligand-induced differential cross-regulation of Toll-like receptors 2, 4 and 5 in intestinal epithelial cells
Auteur: van Aubel RA, Keestra AM, Krooshoop DJ, van Eden W, van Putten JPM
Magazine: Molecular Immunology

Verslagen


Eindverslag

Gezien het feit dat contact van het immuunsysteem met de buitenwereld vooral plaatsvindt via het mucosa geassocieerde lymphoide weefsel in de darm, kunnen we ervan uitgaan dat tolerantie voor self-antigens voor een groot deel wordt opgebouwd of onderhouden aan de hand van immunologisch contact tussen de darm-microbiota en het immuunsysteem. Dit project heeft tot doel gehad een analyse te maken van de cellulaire reacties van zowel het aangeboren als het verkregen immuunsysteem op interacties van het immuunsysteem met pathogenen en commensale darm bacterien. Aangezien bekend was dat microbiele stress eiwitten of heat shock eiwitten aanleiding geven tot het verhogen van tolerantie voor zelf door middel van de stimulatie van regulatoire T cellen en mogelijk ook cellen van het aangeboren immuunsysteem hebben we gewerkt met stress induceerbare T cel epitopen (OVA epitopen) in pathogene potentieel invasieve bacterien (Salmonella) en in probiotische bacterien (Lactobacillen).
Model systemen voor deze analyses zijn ontwikkeld zowel in vitro als in vivo. Aangezien een van de doelstellingen van dit project was de bestudering van de regelmechanismen betrokken bij tolerantie voor self-antigens, zijn de meeste experimenten tevens uitgevoerd in transgene muizen met een constitutieve expressie van het OVA epitoop, waardoor dit OVA systeem kon dienen als een zogenaamd 'HSP mimic'.
Naast de ontwikkeling van de verschillende model systemen heeft dit project laten zien dat expositie van antigeen aan de mucosa, ziekte reducerende regulatoire T cellen kan induceren en dat stress op het niveau van darmepitheel cellen leidt tot opregulatie van HSP70 met de inductie van HSP70 specifieke regulatoire (anti-inflammatoire) T cellen.
Verder heeft het project op het nivo van receptoren van het aangeboren immuunsysteem laten zien dat de activiteit van dit systeem sterk wordt gereguleerd door omgevingsfactoren, vooral microbiele componenten. De regulatie van de status van het innate immuun systeem in de darm is van groot belang voor de aansturing van dendritische cellen, en daarmee voor het reguleren van de specifieke immuun systeem.

Samenvattend kan worden gezegd dat in vivo experimenten hebben laten zien dat er inderdaad reactiviteit (en dus herkenning) plaatsvindt op het niveau van antigeen specifieke T cellen bij de aanwezigheid van T cel epitopen in oppervlakte moleculen van pathogene en commensale microbiota. Invasie (pathogeen) van micro-organismen is niet noodzakelijk voor deze reactiviteit. Bovendien is gebleken dat de herkenning plaats vindt ook in de OVA transgene context en dat hiermee aan de eerste randvoorwaarde voldaan is op basis waarvan kan worden gesteld dat herkenning van self-like in de microbiota kan bijdragen aan regulatie en tolerantie.

Samenvatting van de aanvraag

An important function of the immune system is to continuously sense the environment for the presence of antigens and, when needed, to establish an adequate immune response. A key element in this regard is the discrimination of self- and harmless foreign antigens (e.g. derived from commensal flora and food) from true danger signals from e.g. microbial pathogens. Although we are only at the onset of understanding the events involved, evidence is growing that the immunoreactivity towards sampled antigens is controlled, at least in part, via an intricate regulatory network of highly specialised cells, most notably mucosal epithelial cells, antigen presenting cells (APCs) and various subsets of T cells. One central element in the immunosurveillance appears to be the context in which the antigen is presented by the APCs to T cells. This context including the expression of co-stimulatory molecules and the secretion of cytokines by the APC appears not to be a stable trait of the APC but seems to be influenced by a variety of environmental factors. Of particular interest at this point is the recent milestone discovery of Toll-like receptors (TLRs) that are present on a variety of cell types including intestinal epithelial cells, APCs and T cells. TLRs appear to recognise mainly microbial antigens in the environment and activate signalling pathways that modulate the expression specific subsets of genes including those that impact on antigen presentation and cytokine production. Under this scenario, it can be hypothesised that peripheral tolerance towards antigens is, at least in part, depends on the activation of the innate immune system by the intestinal microbial flora. In other words, the innate response to microbial flora may alter the context in which antigens are presented by APC, which in turn influences the regulatory state of T cells in the adaptive arm of the immune system. The overall aim of this proposal is to test this hypothesis by determining the impact of intestinal flora on the activation of the innate immune system and the evolving antigen specific T cell response against a contrived self antigen epitope (OVA323-339) carried by the various intestinal bacterial species and transgenic hosts. Specific objectives are: 1. To define the (modulatory) effects of resident and pathogenic intestinal flora on the activation state of the innate immune system i.e. the activation of the TLR signalling system. 2. To determine is the relationship between the activation status of the innate system and the tolerance against a defined self-antigen. 3. To assess whether tolerance can be manipulated by altering the composition of the flora and, via a change in the production of co-stimulatory molecules and cytokines by APC, ultimately the activity of regulatory T cells. 4. To analyse the significance of stress-induced expression of the self-antigen for the development of disease suppressive regulation and tolerance (a so-called hsp mimic approach).

Onderwerpen

Kenmerken

Projectnummer:
91203007
Looptijd: 100%
Looptijd: 100 %
2003
2007
Onderdeel van programma:
Projectleider en penvoerder:
Prof. dr. W. van Eden