Die Produktion von alpha/beta und gamma/delta doppelt negativen (DN) T-Zellen und ihre Rolle bei der Aufrechterhaltung der Schwangerschaft

Nach der Verabreichung von Hydrocortison und Dexamethason werden Thymozyten apoptotisch und sterben ab. Ob Sexualsteroide einen Thymozytenverlust durch Apoptose verursachen, wurde in einer Reihe von Studien untersucht, bei denen die Tiere Östrogenen ausgesetzt waren. Leider waren die Ergebnisse nicht sehr einheitlich. In einigen Studien führte die Östrogenbehandlung zu einem Anstieg der Apoptoserate der Thymozyten, während in anderen Berichten die Östrogenbehandlung kaum oder gar keine Anzeichen für einen apoptotischen Tod ergab. In einer weiteren Studie zu diesem Phänomen stellten Zoller et al. fest, dass trächtige Mäuse einen umfangreichen Thymozytenverlust und eine Thymusinvolution durchlaufen, ohne dass jemals eine Thymozytenapoptose stattfindet. Bei trächtigen Mäusen liegt der Östrogenspiegel zwischen 7 ng/ml und 13 ng/ml. In Studien, in denen eine hohe Inzidenz von Thymozyten-Apoptose festgestellt wurde, wurden den Tieren Östrogenspiegel injiziert, die weit über diesen Werten lagen. Da es keine Beweise dafür gibt, dass physiologische Östrogenspiegel Apoptose verursachen, kann dieser Prozess als Grund für die Thymusinvolution und den Thymozytenverlust ausgeschlossen werden.

Einige Forscher haben vorgeschlagen, dass der Thymozytenverlust stattfindet, weil Östrogen die Produktion von T-Zellen auf der Vorläuferebene blockiert. Diese Annahme geht auf eine Studie zurück, in der eine Östrogenbehandlung zu einem Anstieg der frühesten CD44+ Vorläuferzellen und zu einer Verarmung aller definierten Thymozyten-Untergruppen von CD4+ und CD8+ T-Zellen führte. Andere Forscher haben vorgeschlagen, dass die Thymusinvolution auf eine Östrogen-induzierte Verringerung der frühen Thymusvorläufer zurückzuführen ist. Diese Studien legen die Möglichkeit nahe, dass der Thymozytenverlust das Ergebnis einer veränderten T-Zell-Produktion ist.

Martin et al. beobachteten mit Hilfe der Licht- und Elektronenmikroskopie einen Östrogen-induzierten Verlust von Thymozyten in der subkapsulären und tiefen Rinde des Ratten-Thymus. In der Markregion fanden sie Hinweise auf eine Zunahme der Gefäßpermeabilität der Blutgefäße in der Nähe der kortikomedullären Verbindung. Häufig wurden Lymphozyten beobachtet, die durch die vergrößerten Wände dieser Blutgefäße wanderten. Sie schlossen daraus, dass „die Freisetzung von Lymphozyten aus dem Thymus der Hauptfaktor für die Thymusinvolution zu sein scheint“. Andere haben beobachtet, dass die Lymphgefäße im Thymus mit Lymphozyten (T-Zellen) gefüllt sind.

Obwohl nicht als solche identifiziert, müssten diese Lymphgefäße efferente Lymphgefäße sein, da dem Thymus die afferente Variante fehlt, eine wichtige Unterscheidung.

Oner und Ozan berichteten, dass eine verlängerte Behandlung von weiblichen Ratten mit Testosteron oder Östrogen (täglich für 3 Wochen) eine ausgedehnte Thymusinvolution verursacht. Diese Involution ging mit einem Verlust von Thymozyten in der subkapsulären Region sowie im tiefen Kortex einher. Die Blutgefäße im Thymusmedulla waren ebenfalls vergrößert, wie in dem Bericht von Martin et al. festgestellt wurde. Der wichtigste Befund von Oner und Ozan war jedoch die Identifizierung von Mastzellen im Bindegewebe der Thymuskapsel und im Stroma des Thymusmarkes. Bei unbehandelten Kontrollratten waren die Mastzellen nur spärlich verteilt, während sie bei steroidbehandelten Tieren vermehrt und oft in Klumpen vorlagen. Die Tatsache, dass Mastzellen gefäßerweiternde Substanzen absondern, lässt kaum Zweifel an der Ursache der erhöhten Gefäßdurchlässigkeit aufkommen, was der Grund dafür sein könnte, dass die evolvierten Thymiuse mit Lymphozyten gefüllt waren. Was die Identität dieser Lymphozyten anbelangt, so ergaben Untersuchungen an Östrogen-injizierten und Thymus-implantierten Nacktmäusen, dass der „Thymozytenverlust“ das Ergebnis der Entladung von zwei Untergruppen von DN-T-Zellen war. Eine Untergruppe hatte einen typischen αβ-T-Zell-Rezeptor (TCR), die andere einen einzigartigen γδ-TCR.

T-Zell-Produktion

Die Thymusdrüse besteht aus zwei verschiedenen Lappen, die jeweils aus einem zentralen Mark und einer äußeren Rinde bestehen. Zwei Bindegewebsschichten, die durch einen Sinus getrennt sind, kapseln beide Lappen ein. Bei den meisten Arten bilden sich aus der Kapsel Trabekel, die die Rinde durchdringen und an der kortikomedullären Verbindung enden, wodurch eine strukturelle Verbindung zur Medulla entsteht. Eine Basalmembran stützt ein spezialisiertes, abgeflachtes Epithel, das die Subkapsel und die Trabekel auskleidet. Die Arterien verlaufen innerhalb der Kapsel und treten dann entweder als Arteriolen in die Hirnrinde ein oder setzen sich in den Trabekeln fort, bis sie die kortikomedulläre Verbindung erreichen, wo sie in das Mark übergehen. Die Arteriolen werden zunehmend kleiner und setzen sich im gesamten Thymus als Kapillaren fort, um sich schließlich in venöse Kapillaren umzuwandeln und sich anschließend zu postkapillären Venolen (PCVs) zu vergrößern. Diese Venolen führen schließlich zu großen Blutgefäßen, die zurück zu den Trabekeln wandern, wo sie in unmittelbarer Nähe der einmündenden Arterien austreten.

Die Verteilung der Blut- und Lymphgefäße (LVs) ist nicht einheitlich. So fehlen beispielsweise in der Rinde PCVs, während die Medulla eine große Anzahl enthält. Darüber hinaus enthält der Kortex ein kleines Kontingent verzweigter LVs, die sich hauptsächlich in der subkapsulären Region befinden. Diese Gefäße erstrecken sich bis in die Kapsel und die extralobuläre Region und sind mit efferenten Lymphgefäßen (ELV) verbunden. In der Medulla sind die LVs zahlreicher und befinden sich in der Region der kortikomedullären Verbindung. Diese verbinden sich mit den ELVs in den Trabekeln. Mastzellen fehlen in der Rinde, sind aber in der Nähe im Bindegewebe der Kapsel zu finden. In der Medulla befinden sich Mastzellen sowohl in der Nähe der LVs als auch der PCVs. In der Thymusdrüse ist die Zahl der Mastzellen deutlich erhöht.

Die im Knochenmark produzierten T-Zell-Vorläufer erreichen den Thymus über den arteriellen Zweig des Kreislaufsystems. Beim Eintritt in die Drüse wandern sie durch Arteriolen sowie arterielle und venöse Kapillaren, bis sie zu den PCVs gelangen. Die Vorläuferzellen wandern dann in das Thymusstroma, und zwar durch einen Prozess, der als Paravasation oder Diapedese bezeichnet wird. Die Diapedese findet in Gefäßen statt, deren Wände aus Endothel bestehen und die keine Muskelschicht aufweisen, wie die PCVs und LVs. Endothelzellen sind insofern einzigartig, als Lymphozyten in der Lage sind, sich zwischen zellulären Verbindungsstellen einzuschleusen und dann entweder in das Thymusstroma hinein oder aus diesem heraus zu gelangen. Die Bewegung der Lymphozyten wird von östrogenaktivierten Mastzellen durch die Produktion von Histamin und Serotonin unterstützt, was wiederum zu einer Erweiterung der zellulären Verbindungen der Endothelzellen führt. Die Diapedese in PCVs ist unidirektional und beschränkt sich auf die Bewegung der Lymphozyten aus dem Lumen in den Thymus. Für die Passage aus dem Thymus heraus nutzen die T-Zellen die LVs, da diese zur umgekehrten Diapedese fähig sind.

Abbildungen 1 und 2 sind grafische Darstellungen der Thymozytenentwicklung in prä- und postpubertären Mäusen. In jeder Abbildung sind vier räumlich definierte Entwicklungsstadien im Kortex dargestellt, die Lind und Kollegen mit Hilfe der Vorläufer-Marker CD117 und CD25 kartiert haben. Die unterschiedliche Expression dieser beiden Marker spiegelt die Entwicklungsveränderungen der Thymozyten auf ihrem Weg von der kortikomedullären Verbindung in den Kortex wider. Bei diesem Prozess wird die Bewegung der Thymozyten zum großen Teil durch eine Interaktion zwischen Chemokinen, die von kortikalen Epithelzellen in bestimmten Bereichen des Kortex produziert werden, und Chemokinrezeptoren der Thymozyten unterstützt. Stadium 1 (CD117+CD25-) beginnt an der kortikomedullären Grenze und ist durch Thymozyten mit multilinearem Potenzial gekennzeichnet. Aus diesen Zellen können sich nicht nur T-Lymphozyten, sondern auch B-Lymphozyten sowie dendritische und NK-Zellen entwickeln. Zellen, die das Stadium 2 (CD117+CD25+) erreichen, haben nicht mehr die Fähigkeit, B-Lymphozyten und NK-Zellen zu werden, können aber αβ-T-Zellen, γδ-T-Zellen und dendritische Zellen hervorbringen. In diesem Stadium wird das intrazelluläre CD3ε-Protein nachgewiesen. Darüber hinaus findet im Stadium 2 eine erhebliche Proliferation der Thymozyten statt. Zellen, die das Stadium 3 (CD117-CD25+) erreichen, sind auf die T-Zell-Linie festgelegt. Die intrazelluläre CD3ε-Proteinsynthese geht unvermindert weiter. Das TCR-β-Protein wird erstmals in diesem Stadium nachgewiesen. Zellen, die produktive Rearrangements von TCR β mit einer α-Kette exprimieren, werden ausgewählt, um sich zu vermehren und zu Stadium 4 überzugehen, ein Prozess, der als β-Selektion bezeichnet wird. Im Stadium 4 (CD117-CD25-) haben die Thymozyten die subkapsuläre Region des Kortex erreicht, wobei ihr TCR vorhanden ist und die γ- und δ-Bindungskomponenten dem CD3-Komplex hinzugefügt wurden. Die meisten haben den αβ-TCR-Entwicklungsweg durchlaufen und werden als αβ-CD4-CD8-doppelnegative (DN) T-Zellen charakterisiert. Thymozyten, die einen γδ-TCR entwickelt haben, werden als γδ-DN-T-Zellen bezeichnet. Ihre Anzahl macht 5-10 % der gesamten DN-T-Zellen aus.

DN T-Zell-Weg

Gamma/Delta T-Zellen werden im Thymus nicht über das 4. Dies deutet darauf hin: 1) das Fehlen von Thymusgewebe, das speziell für die Fortsetzung ihrer Chemokin-unterstützten Reise bestimmt ist, und 2) die hohe Wahrscheinlichkeit, dass sie den Thymus direkt nach ihrer Produktion verlassen. Lymphgefäße, die sich in der Nähe der subkapsulären Rinde befinden, sind höchstwahrscheinlich der Weg, den sie verlassen. Bei Mäusen ist der DN-Signalweg bereits kurz nach der Geburt funktionsfähig, wobei DN-T-Zellen in der Leber und der Milz von 4 Tage alten Tieren zu finden sind. Bemerkenswert ist, dass die Anzahl der αβ-DN-T-Zellen die der γδ-DN-T-Zellen um den Faktor 4:1 übersteigt. In Abb. 1 sind die vorgeschlagenen Austrittswege von γδ DN T-Zellen und αβ DN T-Zellen in präpubertären Mäusen dargestellt. Wie angedeutet, verlassen die meisten T-Zellen den Thymus über ELVs, die sich in der Medulla befinden (durchgehende schwarze Pfeile). Bei postpubertären Mäusen (Abb. 2) verlässt jedoch eine große Anzahl von γδ DN T-Zellen und αβ DN T-Zellen den Thymus über ELVs, die sich in der subkapsulären Rinde befinden (durchgezogene rote Pfeile), als Ergebnis einer durch Sexualsteroide induzierten Aktivierung von thymischen Mastzellen.

Die Östrogenaktivierung von Mastzellen erfolgt über einen membranassoziierten (nicht genomischen) Östrogenrezeptor-α (ER-α). Diese Aktivierung führt zu einem Einstrom von extrazellulärem Kalzium und zur Synthese und Freisetzung von Histamin- und Serotonin-Granulaten. Die Aktivierung der Mastzellen kann mit Östrogenkonzentrationen zwischen 10-11 M und 10-9 M (2,7 pg/ml bis 270 pg/ml) erreicht werden. Die Aktivierung durch Testosteron erfordert Konzentrationen, die 10-mal höher sind als die von Östrogen. Für die Aktivierung durch das schwache Androgen Dehydroepiandrosteron (DHEA) sind Werte erforderlich, die das 1000-fache des Östrogens betragen. Dihydrotestosteron (DHT) ist ebenfalls ein Mastzellenaktivator. Progesteron ist ein Inhibitor der Östrogenaktivierung.

Bei postpubertären Tieren erreichen die endogenen Sexualsteroide Werte, die vollständig in der Lage sind, die thymischen Mastzellen zu aktivieren. So beträgt beispielsweise der zirkulierende Testosteronspiegel bei männlichen Mäusen und Ratten durchschnittlich 18,7 ng/ml bzw. 5,8 ng/ml. Bei nicht trächtigen weiblichen Mäusen und Ratten liegen die Östrogenspiegel bei 66 pg/ml bzw. 30,6 pg/ml, und bei trächtigen Mäusen reichen die Östrogenspiegel von 7 ng/ml bis 13 ng/ml. Deutliche Hinweise darauf, dass der ER-α eine Rolle bei der östrogeninduzierten Thymusinvolution spielt, liefern Studien mit Östrogenrezeptor-Knockout-Mäusen (ERKO). Bei diesen Tieren ist der ER-α nicht funktionsfähig; folglich unterliegt der Thymus nur einer minimalen östrogeninduzierten Involution.

Klassischer T-Zell-Weg

Im Gegensatz zum Schicksal der γδ DN T-Zellen behalten die αβ DN T-Zellen die Möglichkeit, ihre Entwicklung im Thymus fortzusetzen. Diese Wahl wird ausgeübt, wenn CD4- und CD8-Marker exprimiert werden, und αβ DN T-Zellen werden zu CD4+ CD8+ doppelt-positiven (DP) T-Zellen. Bei der Nutzung dieser Option verlieren die DP-T-Zellen offenbar die Fähigkeit, den DN-Signalweg zu nutzen. Dies liegt entweder daran, dass sie daran gehindert werden oder den Bereich der subkapsulären LVs verlassen haben. Die Gruppe von Abo berichtet über ein völliges Fehlen von DP-T-Zellen im Pool der SP-T-Zellen und DN-T-Zellen in der Leber von Mäusen, denen Östrogen injiziert wurde. Im nächsten Entwicklungsstadium werden die DP-T-Zellen einer positiven Selektion unterzogen, einem Verfahren, das mit der Produktion von zwei Untergruppen einfach-positiver (SP) MHC-gebundener T-Zellen einhergeht. Bei diesen Untergruppen handelt es sich um CD4+ (Klasse-II-MHC-beschränkte) und CD8+ (Klasse-I-MHC-beschränkte) T-Zellen, die als solche in die Medulla weiterwandern. Hier durchlaufen sie die negative Deletion, einen Prozess, bei dem ihre αβ-TCRs ektopischen Selbstantigenen ausgesetzt sind. Die Produktion dieser Antigene erfolgt unter der Leitung des Promotors des Autoimmunregulators (Aire). Voll ausgereifte CD4+-Helfer-, CD4+-CD25+-Foxp3+-Regulator- und CD8+-zytotoxische T-Zellen verlassen den Thymus über die LVs, die sich in der Medulla befinden (Abb. 1, durchgezogene schwarze Pfeile; Abb. 2, gestrichelte rote Pfeile).

Interaktion zwischen DN- und SP-Signalwegen

Es ist zu beachten, dass die Permeabilität aller LVs und PCVs durch die kombinierte Wirkung von Sexualsteroiden und Mastzellen erhöht wird. Dies führt zu einem verstärkten Eintritt von T-Zell-Vorläufern und zu einer Erhöhung der Austrittsrate von DN-T-Zellen. Um die Anzahl der Thymozyten, die den Thymus über den DN-Weg verlassen, zu erfassen, muss man nur die Gesamtzahl der Thymozyten vor und nach der Kastration messen. Erfreulicherweise ist dies von einer Reihe von Forschern getan worden. So berichteten Pesic et al., dass die Thymozytenzahl bei kastrierten und intakten 60 Tage alten männlichen Albino-Oxford-Ratten 1050 × 106 bzw. 650 × 106 betrug. Dies würde darauf hindeuten, dass die Mastzellenaktivierung den Austritt von 38 % der gesamten Thymozyten erleichtert hat. Insbesondere wurde berichtet, dass diese Thymozyten aus dem Kortex stammen. In einer Studie mit intakten und kastrierten 60 Tage alten weiblichen Sprague-Dawley-Ratten zeigten die Ergebnisse, dass Östrogen 44 % der gesamten Thymozyten dazu veranlasste, über den DN-Weg auszutreten. Die Ergebnisse einer dritten Studie mit erwachsenen männlichen und weiblichen Wistar-Albino-Ratten zeigten, dass Testosteron und Östrogen eine Verringerung von 31 % bzw. 30 % der gesamten Thymozyten bewirkten. Diese Studien zeigen, dass Sexualsteroide die Dynamik der T-Zellen-Produktion verändern. Bei kastrierten Tieren produziert der Thymus hauptsächlich SP-T-Zellen. Ihre Produktionszeit beträgt 3-5 Tage in der Rinde und 12-16 Tage in der Medulla, also insgesamt ~21 Tage. Beim intakten Tier verlässt eine erhebliche Anzahl von DN-T-Zellen den Thymus über den DN-Weg. Ihre Gesamtproduktionszeit beträgt 3-5 Tage. Bei diesen Tieren weisen die Berichte über eine Verringerung der Thymozytenkonzentration um ~ 35 % stark darauf hin, dass der Ersatz von Vorläuferzellen nicht mit der DN-T-Zellproduktion Schritt hält.

Pesic et al. haben auch die Thymozytenkonzentration in der Rinde und im Mark von intakten und kastrierten männlichen Ratten gemessen. Mit diesen Informationen konnten wir die Wirkung der Entladung von DN-T-Zellen auf die Veränderung der SP-T-Zellen untersuchen. Bei kastrierten Tieren (Abb. 3) zeigt ein Vergleich der Thymozytenkonzentrationen in Kortex und Medulla, dass 2 % der gesamten Thymozyten den DN-Weg verlassen und 11 % die Medulla erreichen, um zu SP-T-Zellen zu werden. Ohne Kastration (Abb. 4) deutet ein ähnlicher Vergleich darauf hin, dass 38 % der gesamten Thymozyten über den DN-Weg austreten und nur 7 % das Rückenmark erreichen. Die Produktion von DN-T-Zellen ist also das Ergebnis einer sprichwörtlichen „Weggabelung“ in der T-Zell-Entwicklung. Thymozyten können den Thymus entweder als DN-T-Zellen verlassen, oder sie können im klassischen T-Zell-Weg bleiben und als SP-T-Zellen austreten. Ihr Entwicklungsweg wird durch Sexualsteroide bestimmt. Während der Schwangerschaft zum Beispiel, wenn der Östrogenspiegel am höchsten ist, nutzen viele T-Zellen den DN-Weg. Infolgedessen ist die Produktion von SP-T-Zellen am Tiefpunkt angelangt. Wir schätzen, dass während der Trächtigkeit nur 2 % der gesamten Thymozyten das Rückenmark erreichen.

DN-T-Zellen

DN-T-Zellen unterliegen keiner positiven Selektion (Abb. 1 und 2). Folglich fehlt ihnen die MHC-Restriktion. Dieser Faktor in Kombination mit ihrem einzigartigen TCR führt zu Bindungseigenschaften für γδ DN T-Zellen, die sich wesentlich von denen der MHC-restringierten αβ T-Zellen unterscheiden. Während letztere an Fragmente (Epitope) fremder Antigene binden, die sich im Spalt eines Klasse-I- oder Klasse-II-MHC-Moleküls befinden, ist dies bei γδ DN-T-Zellen nicht der Fall. Stattdessen basiert ihre Bindung an das fremde Antigen auf der Konformationsform des intakten Antigens, ähnlich wie bei Antikörpern, und ist unabhängig von der MHC-Beteiligung.

Es gibt drei große Untergruppen von γδ DN T-Zellen, von denen eine zytolytisch ist. Beim Menschen ist diese Untergruppe über ihren TCR als Vγ9Vδ2-T-Zelle charakterisiert worden. Wenn sie aktiviert werden, sezernieren sie Interleukin-2 (IL-2), Interferon-γ (IFN-γ) und Tumor-Nekrose-Faktor-β (TNF-β). Diese Zytokine fördern die Entzündung, die Zytotoxizität und die verzögerte Hypersensitivität (DTH). Vγ9Vδ2-T-Zellen sind insofern unkonventionell, als Nicht-Proteine wie Isoprenoide und Alkylamine ihre Aktivierung verursachen. Der Ort ihrer immunologischen Aktivität befindet sich in der peripheren Blutbahn. Hier spielen sie eine wichtige Rolle sowohl bei der Überwachung von Tumorzellen als auch bei der antiinfektiösen Immunität. Die zweite Untergruppe der γδ DN T-Zellen weist alle Merkmale der Vγ9Vδ2 T-Zellen auf, ist aber nicht zytolytisch. Der Grund dafür ist, dass sie über einen intermediären und unvollständig exprimierten TCR/CD3-Bindungskomplex verfügen. Von nun an werden sie als γδ DN (int TCR/CD3) T-Zellen bezeichnet. Diese T-Zellen befinden sich nicht in der Blutbahn, sondern in den intraepithelialen Lymphozytenkompartimenten bestimmter Gewebe wie Haut, Darm, Atemwege und Gebärmutter. Die dritte Untergruppe der γδ DN T-Zellen sind die regulatorischen Zellen. Bei Mäusen werden sie als Vγ6Vδ1 regulatorische T-Zellen bezeichnet. Die Aktivierung dieser γδ DN regulatorischen T-Zellen führt zur Produktion von IL-10 und transformierendem Wachstumsfaktor-β (TGF-β). Diese Zytokine steuern die Tätigkeit von zytotoxischen T-Zellen, NK-Zellen, Makrophagen, dendritischen Zellen und B-Zellen. Die γδ DN regulatorischen T-Zellen sind ebenfalls auf die intraepithelialen Lymphozytenkompartimente bestimmter Gewebe beschränkt. In der Gebärmutter spielen sie eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Schwangerschaft.

Immunmodulation, DN T-Zellen und die Aufrechterhaltung der Schwangerschaft

Die Aufrechterhaltung der Schwangerschaft hängt in hohem Maße von der Vermeidung einer mütterlichen Abstoßung ab. Dies geschieht durch den Aufbau einer immunologischen Barriere mit Hilfe von Zellen, denen die Fähigkeit zur Expression der klassischen HLA-A- und HLA-B-Produkte fehlt. Dadurch entsteht ein schützender Kokon (Trophoblast), in dem MHC-Klasse-I- und MHC-Klasse-II-Moleküle entweder fehlen oder nicht funktionieren; infolgedessen kann die Verarbeitung und Präsentation von Antigenen durch MHC-Moleküle nicht stattfinden. Die SP-T-Zellen werden somit als Abstoßungsfaktor ausgeschaltet, so dass nur noch γδ-DN-T-Zellen auf den Trophoblasten reagieren können. Diese T-Zellen werden jedoch nicht abgestoßen, sondern sind für die Aufrechterhaltung der Schwangerschaft unerlässlich. Die Komplexität ihrer Gesamtaufgabe und die Notwendigkeit der Koordination erfordern eine umfassende Kommunikation zwischen den γδ DN-T-Zellen und der Dezidua und dem Trophoblasten. Der Trophoblast beispielsweise stellt durch die Produktion und Freisetzung von Chemokinen den Kontakt zu einer Vielzahl von Immunzellen her. Dabei handelt es sich um kleine Proteine, die als Liganden an Rezeptoren von Immunzellen wirken. Die Bindung dieser einzigartigen Liganden an spezifische Rezeptoren führt zur Produktion von Adhäsionsmolekülen durch die antwortenden Zellen, was ihnen die Möglichkeit gibt, sich an das Endothel der Blutgefäße zu heften. Mit dieser Fähigkeit sind sie in der Lage, einem Chemokin-Konzentrationsgradienten zu dessen Quelle zu folgen. Zytokine, die von γδ DN T-Zellen produziert werden, haben dagegen einen breiteren Anwendungsbereich als Chemokine, da sie das Wachstum und die Empfänglichkeit spezifischer Zellpopulationen beeinflussen.

Der Trophoblast lockt durch die Produktion der Chemokine CXCL12 und CXCL16 Immunzellen an die fötal-maternale Schnittstelle. CXCL12 rekrutiert zum Beispiel NK-Zellen, die CXCR3- und CXCR4-Rezeptoren besitzen, und CXCL16 rekrutiert αβ-T-Zellen, γδ-DN-T-Zellen und Monozyten durch seine Interaktion mit CXCR6-Rezeptoren. Analysen der Dezidua während der frühen bis mittleren Schwangerschaft haben das Vorhandensein der folgenden Zellen identifiziert: 1) γδ DN regulatorische T-Zellen; 2) γδ DN (int TCR/CD3) T-Zellen; 3) CD8+ zytotoxische T-Zellen; 4) CD4+ CD25+ Foxp3+ regulatorische T-Zellen; 5) NK-Zellen; 6) dendritische Zellen; 7) Makrophagen; und 8) Neutrophile . Diese Zellen sind alle über das kardiovaskuläre System in die Decidua gelangt, mit zwei Ausnahmen. Die Ausnahmen sind γδ DN regulatorische T-Zellen und γδ DN (int TCR/CD3) T-Zellen. Diese beiden Untergruppen gehören zu einer Gruppe, die über das lymphatische System Zugang zu ihren Zielgeweben erhält.

Bei nicht schwangeren Frauen, Mäusen, Ratten und Kaninchen reicht das lymphatische System nicht über das Myometrium hinaus. Daher sind die regulatorischen T-Zellen γδ DN und die T-Zellen γδ DN (int TCR/CD3) während der frühen Schwangerschaft nicht in der Lage, auf CXCL16 zu reagieren, bis die Lymphangiogenese (Wachstum der Lymphgefäße) das Endometrium mit dem Lymphsystem verbunden hat. Infolgedessen sind diese T-Zellen die letzten, die die Schnittstelle zwischen Fötus und Mutter erreichen. Ihr spätes Eintreffen deutet darauf hin, dass die Lymphangiogenese, zumindest zu diesem Zeitpunkt, ihren Beitrag nicht benötigt. Ihre Beteiligung an diesem Prozess erfolgt erst später und ist für die Aufrechterhaltung der Schwangerschaft unerlässlich.

Zytolytische T-Zellen vom Typ gamma/delta DN finden sich in den frühen Stadien der Schwangerschaft im Uterus. Ihre Anwesenheit an diesem Ort ist sehr wahrscheinlich auf CXCL16 zurückzuführen. Die Hauptfunktion dieser T-Zellen besteht jedoch darin, Bakterien aufzuspüren und zu zerstören, und sie sind stark zytolytisch. Daher ist es ungewöhnlich, dass sich diese Zellen in unmittelbarer Nähe des Trophoblasten aufhalten, ohne ihn zu zerstören. Der Schutz des Trophoblasts könnte der Grund dafür sein, dass sich eine große Anzahl von CD4+ CD25+ Foxp3+ regulatorischen T-Zellen in der Decidua aufhält. Diese regulatorischen T-Zellen sind durchaus in der Lage, γδ-DN-zytolytische T-Zellen zu eliminieren. Es ist bemerkenswert, dass Foxp3+ regulatorische T-Zellen zu den ersten Immunzellen gehören, die in die Gebärmutter eindringen, was darauf hindeutet, dass sie bereits vor dem Eindringen der zytolytischen γδ DN-T-Zellen vorhanden sind. Die Anzahl der Foxp3+ regulatorischen T-Zellen steigt während der Schwangerschaft deutlich an, wobei die Dezidua der Hauptempfänger ihrer erhöhten Produktion ist. Es ist zu beachten, dass diese Form des Schutzes für den Trophoblasten eine Obergrenze hat, da eine übermäßige Anzahl peripherer zytolytischer γδ DN-T-Zellen einen Abort verursachen kann. In diesen Studien wurde nicht berichtet, ob der Anstieg der zytolytischen γδ DN-T-Zellen auf eine akute bakterielle Infektion zurückzuführen ist. Ein möglicher Beweis für die Beteiligung von Foxp3+ regulatorischen T-Zellen an der Verhinderung von Schwangerschaftsabbrüchen sind Berichte, wonach Frauen mit einer verminderten Anzahl dieser T-Zellen unter wiederkehrenden Fehlgeburten leiden.

NK-Zellen spielen eine wichtige Rolle bei der Bildung von Blut- und Lymphgefäßen. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, eine große Anzahl von Zytokinen zu produzieren. Dazu gehören der vaskuläre endotheliale Wachstumsfaktor (VEGF), der Fibroblasten-Wachstumsfaktor (FGF), TNF-β, IFN-γ und die Angiopoietine, um nur einige zu nennen. Die im Blut befindlichen NK-Zellen sind zytolytisch und können den Trophoblasten vollständig zerstören. Im Gegensatz zu den zytolytischen T-Zellen γδ DN werden sie jedoch nicht eliminiert. Stattdessen werden sie in nicht-zytolytische NK-Zellen umgewandelt. Diese Umwandlung erfolgt unter der Kontrolle von TGF-β und beinhaltet die Umwandlung von zytolytischen CD56dim CD16+ peripheren NK-Zellen (CD16+ pNK-Zellen) in nicht zytolytische CD56bright CD16- uterine NK-Zellen (CD16- uNK-Zellen) . Die anfängliche Quelle von TGF-β für die Umwandlung von pNK-Zellen wird vom Mann bereitgestellt, und TGF-β gelangt über das Ejakulat in den Dezidualbereich. TGF-β wird auch von dezidualen Stromazellen produziert. Die Gesamtversorgung mit TGF-β ist jedoch nicht unerschöpflich. Das aus dem Ejakulat stammende TGF-β ist aus offensichtlichen Gründen begrenzt, und die Fähigkeit der Stromazellen, das Zytokin zu produzieren, ist stark beeinträchtigt. Das liegt daran, dass TGF-β an zwei gleichzeitigen und widersprüchlichen Vorgängen beteiligt ist. Neben der Umwandlung von pNK-Zellen in uNK-Zellen ist TGF-β auch an der Implantation beteiligt. Seine Rolle in diesem Prozess besteht darin, die apoptotische Zerstörung dezidualer Stromazellen einzuleiten.

Shooner et al. stellten fest, dass Stromazellen des schwangeren Uterus der Ratte zwischen Tag 5 und Tag 14 der Schwangerschaft einen TGF-β-induzierten Anstieg der Apoptose erfahren. Während dieses Zeitraums korreliert der Verlust an Stromazellen mit einer verminderten Produktion der beiden Isoformen TGF-β1 und TGF-β2. Nach dem 14. Tag werden von den überlebenden Stromazellen nur noch begrenzte Mengen von TGF-β produziert. Ohne Nachschub könnte der Rückgang von TGF-β schwerwiegende Auswirkungen auf die Umwandlung von pNK-Zellen in uNK-Zellen haben. Red-Horse stellte fest, dass die Entwicklung der Lymphgefäße im Endometriumbereich trächtiger Mäuse zwischen dem 9,0. und 9,5. embryonalen Tag beginnt. Dies würde bedeuten, dass diese Lymphgefäße etwa 5 Tage Zeit haben, ihre Entwicklung abzuschließen, bevor TGF-β ernsthaft abgebaut wird. Dieser Zeitrahmen ist kritisch, da γδ DN regulatorische T-Zellen, eine Hauptquelle von TGF-β, nur über die neu gebildeten Lymphgefäße die fötal-maternale Schnittstelle erreichen können.

TGF-β wird als pleiotropes Zytokin angesehen. Diese Eigenschaft wird während der Aufrechterhaltung der Schwangerschaft deutlich. Hier hat das Zytokin einen signifikanten Einfluss auf die Lymphangiogenese, indem es die Menge der pNK-Zellen kontrolliert. Während TGF-α diese Funktion ausübt, unterliegt es jedoch der Selbstzerstörung, indem es die Apoptose der Stromazellen des Deziduums auslöst. Beide Prozesse sind für die Aufrechterhaltung der Schwangerschaft unerlässlich. Die Aussicht, dass das Zytokin während der Implantation abgebaut wird, ist beunruhigend. Man könnte sich Szenarien vorstellen, in denen die Stromazellkonzentration niedriger als normal ist oder in denen die TGF-β-induzierte Stromazellapoptose schneller abläuft. In diesen Fällen würde die Implantation erfolgreich verlaufen, während ein Mangel an TGF-β die Bildung von Lymphgefäßen beeinträchtigen könnte. In diesem Fall würde dies verhindern, dass γδ DN regulatorische T-Zellen die fötal-maternale Schnittstelle erreichen. Der Verlust einer wichtigen Quelle von TGF-β könnte die Umwandlung von pNK-Zellen in uNK-Zellen behindern. In einer Reihe von Studien wurde berichtet, dass überhöhte pNK-Konzentrationen bei schwangeren Frauen in hohem Maße mit wiederholten Spontanaborten korreliert sind.