Komplement vs. IgG:HIV-Opsonisierungsmuster und DC-Modulatio

Es ist nicht verwunderlich, dass alle HIV-1 in vivo Isolate, die bis jetzt untersucht wurden, opsonisiert vorliegen, da das Virus auch in Abwesenheit von HIV-spezifischen Antikörpern in der Lage ist, das Komplementsystem (C) zu aktivieren. Daher ist HIV bereits in der initialen Phase der Infektion mit Komplementfragmenten (C-HIV) bedeckt. Während der chronischen Phase der Infektion, nach Auftreten von HIV-spezifischen IgGs, zirkuliert das Virus als Immunkomplex zusammen mit IgG und Komplementfragmenten (C-IgG-HIV). Wir konnten unlängst in vitro zeigen, dass Opsonisierung von HIV mit Komplementfragmenten die produktive Infektion von unreifen dendritischen Zellen (iDCs) massiv verstärkte verglichen mit nicht opsonisiertem Virus. Im Gegensatz dazu verursachte IgG-opsonisiertes HIV keine produktive Infektion der DCs. Auch in Gegenwart von C und IgGs konnte keine produktive Infektion der Zellen nachgewiesen werden. Diese Effekte waren nicht auf die neutralisierende Wirkung der AK zurückzuführen, da alle Virus-Präparationen (HIV, C-HIV, C-Ig-HIV, Ig-HIV) stimulierte T Zellen effizient infizierten. Verglichen mit nicht oder C-opsonisiertem HIV-1 konnten wir weitere Unterschiede zu IgG-opsonisiertem Virus feststellen: - während C-HIV die Aktivierung der mitogen-aktivierten Proteinkinasen (MAPKn) ERK1/2 in iDCs auslöste, war dieses Signal beeinträchtigt, wenn die Zellen mit IgG-opsonisiertem Virus (C-Ig-HIV, Ig-HIV) stimuliert wurden. - im Gegensatz zu nicht oder C-opsonisiertem Virus verursachte IgG-opsonisiertes HIV eine stark erhöhte IL-10 Sekretion bei DCs. Daher könnte das Opsonisierungsmuster von HIV tief greifende Konsequenzen für eine adäquate Immunantwort haben, da DCs naive T Zellen über ihre HLA-Klasse I oder II-Peptid-Komplexe in Richtung TH1- oder TH2- Zellen dirigieren. Zu Beginn der Infektion ist das Virus nur mit Komplementfragmenten bedeckt. Unter diesen Umständen können DCs in vitro produktiv infiziert werden. In vivo, nach Serokonversion (nach dem Auftreten HIV-spezifischer AK) findet man sehr selten produktiv infizierte DCs. Daher könnten unsere vorläufigen in vitro Daten die in vivo Situation reflektieren. Ausgehend von diesen Ergebnissen, dass nicht oder C-opsonisiertes und IgG-opsonisiertes HIV (C-Ig-HIV, Ig-HIV) von DCs in unterschiedlicher Weise gehandhabt werden, sollen in diesem Projekt die möglichen Mechanismen aufgeklärt werden, die für diese Phänomene verantwortlich sind. Weiters sollen auch mögliche funktionelle Auswirkungen, die die durch die verschieden opsonisierten Virus- Präparationen ausgelöste unterschiedliche Signaltransduktion, Cytokinsekretion oder HLA-Expression bewirken, ans Licht gebracht werden. Basierend auf dem Wissen, dass HIV-1 in vivo unterschiedlich opsonisiert vorliegt, könnte ein detailliertes Verstehen dieser ersten Schritte der HIV-Infektion helfen, neue Ziele finden, um HIV zu bekämpfen.

Im Rahmen des Projektes `Komplement vs. IgG: HIV-Opsonisierungsmuster und DC-Modulation` konnten wir grundlegende Mechanismen beschreiben, die sich während der HIV-Pathogenese im Körper abspielen. Zu Beginn einer HIV-Infektion fährt das Immunsystem mit allerlei Waffen gegen das Virus auf. Zu diesen zählt auch die Aktivierung des Komplementsystems, welches Krankheitserreger sofort zerstören kann. HIV hat aber einen Schutzmechanismus entwickelt, der die direkte Zerstörung weitgehend unmöglich macht. Darum wird das Virus nicht zerstört, sondern von Fragmenten des Komplementsystems opsonisiert (ummantelt). Nach Auftreten von HIV-spezifischen Antikörpern (Immunoglobulinen, IgGs) binden auch diese an der Oberfläche des Virus. Während des Projektes wurden die Wechselwirkungen von solch verschieden opsonisierten HI-Viren, wie man sie auch in der akuten und chronischen Phase einer Infektion im Körper vorfindet, mit dendritischen Zellen untersucht. Dendritische Zellen sind die Wächterzellen unserer Haut und Schleimhäute, welche sie nach Krankheitserregern absuchen. Nach Aufnahme eines Krankheitserregers wandern die Dendritischen Zellen zu den Lymphknoten und präsentieren diesen dort an die CD4 T Zellen oder CD8 T Killerzellen. Wir konnten in vitro zeigen, dass Dendritische Zellen in Abhängigkeit des Opsonisierungsmusters von HIV unterschiedlich moduliert wurden. Während Komplement-opsonisiertes Virus eine starke Infektion der Zellen hervorrief und das Erbgut des Virus auch sehr effizient in jenes der Wirtszelle eingebaut wurde, führte eine Ummantelung von HIV mit Antikörpern dazu, dass das Virus zwar in die Zelle aufgenommen wurde, diese jedoch nicht infizierte. Auch konnte gezeigt werden, dass der Transfer der Viren von DCs auf CD4 T Zellen, die eigentlichen Zielzellen von HIV, vom Opsonisierungsmuster abhängte. Im Zuge des Projektes wurden in Kollaboration mit Professor Paul Kellam vom University College London Genexpressionsanalysen von DCs, die mit Komplement- oder IgG-opsonisiertem HIV beladen wurden, durchgeführt. Auch diese Analysen zeigten einen deutlichen Unterschied bezüglich der durch die verschieden opsonisierten HI-Viren veränderten Gene in Dendritischen Zellen. Mitunter die wichtigste Erkenntnis dieses Projektes war auch, dass die Antigenpräsentation der Dendritischen Zellen durch das Opsonisierungsmuster von HIV stark beeinflusst wurde. Dabei konnten wir zeigen, dass die Aktivierung von CD8 T-Killerzellen besser funktioniert, wenn dendritische Zellen Viren präsentieren, die vorher mit Komplementfragementen ummantelt wurden. Ausgehend von diesen Ergebnissen wurde nun auch der Folgeantrag P22165-B13: `Dendritische Zellen beladen mit komplement-opsonisiertem HIV: Ein Weg für eine bessere HIV-Impfstrategie?` vom Österreichischen Forschungsfonds 2009 bewilligt.