Modulation von Kalziumsignalen durch B7-Kostimulation in humanen T-Zellen

Abstract

Neben der Stimulation des TCR ist eine Interaktion von B7-1 und/oder B7-2 mit CD28 und/oder CTLA-4 (= Kostimulation) notwendig, um eine effektive T-Zellaktivierung zu gewährleisten. Um zu klären, ob dies die Folge veränderter Kalziumsignale ist, wurde eine Methode etabliert, die es ermöglicht, Kalziumsignale in Einzelzellen nach Kostimulation zu messen. Dabei wurden die Zellen mittels bispezifischer Fusionsproteine über den TCR/CD3 stimuliert und über CD28 bzw. CTLA-4 kostimuliert. Es wurde gezeigt, dass eine B7-2 nicht aber eine B7-1 Kostimulation in vorstimulierten CD4+ T-Zellen zu einem stark erhöhten Kalziumsignal führt. Nicht vorstimulierte T-Zellen und Jurkat T-Zellen zeigen diesen Unterschied im Vergleich zu einer reinen CD3 Stimulation nicht. Wurde hingegen CD28 auf den vorstimulierten T-Zellen blockiert, hatte eine B7-2 Kostimulation keinen Effekt mehr auf die Kalziumsignale. Es wurde gezeigt, dass die erhöhten Kalziumsignale nicht auf eine vermehrte Speicherentleerung zurückzuführen sind. Die Applikation von 10 µM 2-APB hob den Unterschied jedoch auf (2-APB wirkt in dieser Konzentration potenzierend auf den STIM2- und hemmend auf den STIM1-abhängigen Kalziumeinstrom). Das lässt darauf schließen, dass die B7-2 Kostimulation direkt auf die Aktivität des CRAC/Orai1-Kanals wirkt. Die Daten deuten darauf hin, dass die Effizienz der Kostimulation und die Regulation der Immunreaktion unter anderem direkt über Kalzium reguliert werden.

In addition to T-cell receptor engagement, the interaction between B7-1 (CD80) and/or B7-2 (CD86) with CD28 and/or CTLA4 receptors (= co-stimulation) is required for an effective T-cell activation. To analyze if the molecular mechanism of co-stimulation involves calcium signals, we developed a single cell assay to analyze Ca2+ signals following co-stimulation with bispecific antibodies. B7-2 but not B7-1 costimulation was followed by an increase of Ca2+ influx in prestimulated T-cells. This effect was not seen in unstimulated T-cells or in Jurkat T-cells. The enhanced Ca2+ influx following B7-2 co-stimulation was abrogated by an antibody interfering with CD-28 function. The differences in Ca2+ influx between B7-1 and B7-2 co-stimulation were not dependent on depletion of Ca2+ stores but were eliminated by the application of 10 µM 2-APB (this concentration has been shown to initially potentiate Ca2+ influx through CRAC channels). Our data indicates that B7 costimulation directly influences the CRAC/Orai1 channel. The data from this thesis indicates that the efficiency of co-stimulation and the regulation of the immunreaction are among other things regulated by differences of intracellular Ca2+ signals.