Erstmals wurden T-Zellen in der Hornhaut gefunden! Schützen Sie Ihre Augen vor Viren

Alle Organe und Gewebe im Körper verfügen über einen Immunschutz gegen Krankheitserreger, und das Auge bildet hier keine Ausnahme.

Das Auge besteht aus der Netzhaut, der Iris und der vorderen Schicht, der Hornhaut. Das Mikroumfeld der Hornhaut wirkt entzündungshemmend und immunsuppressiv. Es gibt mehrere Mechanismen zum Schutz vor eindringenden Krankheitserregern. Bei Infektionen des Auges, einschließlich des Herpes-simplex-Virus (HSV), werden T-Zellen in das Gewebe rekrutiert und können immunpathologische Läsionen wie eine Stromakeratitis auslösen. Während der klinischen Stadien einer HSV-Infektion orchestrieren CD4+-T-Zellen viele Aspekte der Krankheit. CD8+-T-Zellen infiltrieren auch die Hornhaut und tragen zur Viruskontrolle der Hornhaut bei.

Es ist derzeit nicht bekannt, ob sich nach einer Infektion in der Hornhaut T-Gedächtniszellen bilden und ob sich diese Zellen in TRM-Zellen (geweberesidente T-Gedächtniszellen) differenzieren, die die lokale Immunität fördern können.

In einer neuen Studie haben Forscher entdeckt, dass sich in der Hornhaut Gedächtnis-T-Zellen befinden, die Virusinfektionen überwachen und bekämpfen. Damit widerlegen sie die bisherige Annahme, dass in einer gesunden Hornhaut keine T-Zellen vorhanden sind. Dies erweitert unser Verständnis der Immunreaktion des Auges auf Infektionen. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden am 24. Mai 2022 in der Zeitschrift veröffentlicht.

Um die T-Zell-Reaktionen auf eine Infektion mit dem kornealen Herpes-simplex-Virus (HSV) zu untersuchen, verwendeten die Forscher transgene Mäuse mit gut charakterisierten T-Zell-Rezeptoren. gDT-II CD4+ T-Zellen dringen 5 Tage nach der Infektion in die Hornhaut ein. Die Anzahl virusspezifischer T-Zellen in der Hornhaut erreichte nach 10 Tagen ihren Höhepunkt, nahm dann am 14. Tag ab und blieb mindestens 4 Wochen lang bestehen.

Anschließend wurden die Hornhäute von HSV-infizierten Mäusen isoliert und das Gewebe mittels konfokaler Mikroskopie untersucht. Am 6. Tag drangen CD8+- und CD4+-T-Zellen in die Limbuszone neben der Hornhaut ein. Anschließend wurde beobachtet, dass diese Zellen allmählich zur Mitte der Hornhaut wanderten. Am 10. Tag wurden in der zentralen Hornhaut große Mengen CD8+- und CD4+-T-Zellen beobachtet.

Um die T-Zell-Infiltration der Hornhaut während einer Infektion besser zu definieren, verwendeten die Forscher intraokulare Zwei-Photonen-Mikroskopie, um T-Zellen in lebenden Mäusen zu visualisieren. Am 5. Tag der Infektion beobachteten wir sowohl CD4+- als auch CD8+-T-Zellen in der Hornhaut. An den Tagen 7 bis 10 wurde eine große Anzahl von Effektor-T-Zellen in der Hornhaut beobachtet. T-Zellen sowohl im Hornhautstroma als auch in den Epithelgewebebereichen sind beweglich. T-Zellen, die in das Hornhautepithel eindringen, weisen eine dendritische Morphologie auf. Somit handelt es sich bei den hornhautinfiltrierenden T-Zellen um eine hochdynamische Population, die während einer Infektion rekrutiert wird und sich während der Effektorphase der Reaktion in großer Zahl ansammelt.

T-Zell-Reaktionen und Gedächtnis in der Hornhaut während einer okulären HSV-Infektion

Anschließend verwendeten die Forscher die In-vivo-Konfokalmikroskopie (IVCM), um Zeitrafferaufnahmen der rostralen Zellen in der Nase und neben der Hornhaut von sechs gesunden Freiwilligen zu machen, indem sie 30 bis 46 Minuten lang alle 6 bis 8 Minuten Bilder desselben Hornhautbereichs machten. Die Bildgebung zeigte Zellen mit spärlichen, länglichen Dendriten, die in 4/6 Hornhäuten nur minimal beweglich waren; Diese Zellen ähnelten DCs (Makrophagen und dendritischen Zellen), die auch bei Mäusen beschrieben wurden. Auffallend war, dass die Hornhäute von 6/6 Freiwilligen kleinere, weniger verlängerte dendritische Immunzellen aufwiesen, die sehr beweglich waren. Diese menschlichen Immunzellen waren den bei Mäusen beobachteten Hornhaut-T-Zellen sehr ähnlich. Zwar sind noch weitere Arbeiten nötig, um die Identität dieser Zellen zu bestätigen, doch die Ergebnisse deuten darauf hin, dass bewegliche Immunzellen die gesunde Hornhaut des Menschen überwachen und dort möglicherweise zur lokalen Immunität beitragen.

Vier Wochen nach der Infektion der Mäuse mit HSV blieben hohe Zahlen von T-Zellen in der Hornhaut zurück, was die Forscher dazu veranlasste zu untersuchen, ob sich an dieser Stelle Populationen von Gedächtnis-T-Zellen bilden und bestehen bleiben.

Die Forscher bildeten Hornhaut-Vollverblendpräparate von Mäusen ab, die mindestens 30 Tage zuvor mit HSV infiziert worden waren. Mit Zwei-Photonen-Mikroskopie abgebildete Gedächtnis-T-Zellen wurden sowohl im Epithel als auch im Hornhautstroma beobachtet, wobei die T-Zellen im Epithel durchgängig eine retikuläre Zellmorphologie aufwiesen. Die Zellen zeigten eine anhaltend langsame Bewegung mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 6,06 μm/min. Die Studie ergab, dass sich fast 50 % (44 % ± 10 %) der in der zentralen Hornhaut beobachteten Gedächtnis-gBT-I-Zellen im Epithel befanden.

(A) Ganzkörper-Konfokalbildgebung der Hornhaut von mT/mG-Mäusen; (B) Zwei-Photonen-Mikroskopie-Aufnahmen der Hornhaut von Mäusen 32 Tage nach einer HSV-Infektion. Das obere Bild ist in xy-Richtung und das untere Bild in xz-Richtung. Maßstab, 20 μm.

Geweberesidente Gedächtnis-T-Zellen exprimieren den typischen Marker CD69, und TRM-Zellen in Epithelgeweben (d. h. der Hautepidermis) exprimieren das Integrin CD103. Unsere Analysen zeigten, dass sich nach Abklingen einer Virusinfektion TRM-Zellen in der Hornhaut bilden, und legten nahe, dass die Heterogenität der CD103-Expression auf die Lokalisierung der Zellen im Hornhautepithel zurückzuführen sein könnte.

Um die Retention von T-Gedächtniszellen in der Hornhaut zu bestimmen, behandelten die Forscher Mäuse mit einem Anti-Thy1-Antikörper, um die zirkulierenden T-Zellen zu dezimieren. Um weiter zu untersuchen, ob korneale Gedächtnis-CD8+-T-Zellen rezirkulieren, wurden Gedächtnismäuse mit dem immunmodulatorischen Medikament FTY720 behandelt, einem Sphingosin-1-Phosphat-Rezeptoragonisten, der den Lymphozytenaustritt aus LNs hemmt und Lymphopenie induziert. Nach einer vierwöchigen Behandlung verringerte sich die Zahl der CD8+-T-Zellen in Milz und Blut. Allerdings nahm die Zahl der T-Zellen in der Hornhaut nach der Behandlung nicht ab. Zusammengenommen stützen diese Daten die Schlussfolgerung, dass sich Gedächtnis-CD8+-T-Zellen in der Hornhaut befinden.

Zusammenfassend zeigen unsere Studien, dass die Bildung von Hornhaut-TRMs die Expression von CD103 zur lokalen Antigenpräsentation erfordert. Die Forscher wissen nicht, welche Zellen den T-Zellen in der Hornhaut Antigene präsentieren, aber infizierte Epithelzellen in der Hornhaut könnten den T-Zellen Antigene präsentieren. Ohne antigene Stimulation reichten die durch LPS oder CpG oder Viren ohne kognitive Antigene induzierten Entzündungssignale nicht aus, um die Bildung einer großen Zahl kornealer TRM-Zellen zu induzieren. Dies kann durch das im Allgemeinen entzündungshemmende Mikroumfeld der Hornhaut beeinflusst werden. Dennoch ergab die Studie, dass TRM-Zellen der Hornhaut in situ rasch auf Antigene reagieren können und dass zirkulierende antigenspezifische und Bystander-Gedächtnis-T-Zellen bei sekundären Herausforderungen rasch in die Hornhaut rekrutiert werden. Bemerkenswerterweise erfordert die Bildung sekundärer CD103+ TRM-Zellen durch rekrutierte Gedächtniszellen auch eine lokale Antigenerkennung.

Bild aus Cell Reports, 2022, doi:10.1016/j.celrep.2022.110852.

Zusammengefasst zeigten die Bilder der Studie, dass in den Augen der Mäuse langlebige Gedächtnis-T-Zellen produziert wurden, um Infektionen zu bekämpfen. Nachdem das Virus eliminiert wurde, verbleiben diese Gedächtnis-T-Zellen in der Hornhaut, um vor einer zukünftigen erneuten HSV-Infektion zu schützen. Mithilfe moderner Bildgebungsverfahren an gesunden menschlichen Augen konnten außerdem Immunzellen entdeckt werden, die die Hornhaut überwachen.

„Diese Erkenntnisse haben wichtige Auswirkungen auf das Verständnis, wie sich das Auge gegen gefährliche Infektionen verteidigt“, sagte Studienautor Scott Mueller. „Sie könnten uns auch helfen, chronische Krankheiten wie Augenallergien zu verstehen, die durch einen Überschuss an T-Zellen verursacht werden können.“

Quellen:

Joon Keit Loi et al. Im Hornhautgewebe ansässige Gedächtnis-T-Zellen bilden ein einzigartiges Immunkompartiment an der Augenoberfläche. Cell Reports, 2022, doi:10.1016/j.celrep.2022.110852.