Down-Regulierung von MHC-Klasse-I-Molekülen auf HCMV-infizierten Zellen in vivo

Abstract

Basierend auf Zellkultur-Daten wurde die Hypothese geäußert, dass es sich bei der MHC-Klasse-I-Down-Regulierung HCMV-infizierter Zellen um eine Strategie der Immunevasion dieses Virus handelte. Um dies in vivo zu überprüfen, wurde eine immunhistochemische Analyse verschiedener Gewebeschnitte HCMV-infizierter Organe durchgeführt. Hierbei wurden sehr frühe, frühe und späte Antigene des HCMV-Replikationszyklus, sowie zelluläre MHC-Klasse-I- und MHC-Klasse-II-Moleküle simultan oder in Serienschnitten dargestellt. Analysiert wurde die Kolokalisation von MHC-Klasse-I- und MHC-Klasse-II-Molekülen in Arealen viraler Replikation, sowie die MHC-Klasse-I- und MHC-Klasse-II-Expression in einzelnen infizierten Zellen. Darüber hinaus wurden Leukozyten und HCMV-Antigene simultan untersucht. Die MHC-Klasse-I-Expression betreffend, wurden zwei gegensätzliche Phänomene gefunden: In einzelnen infizierten Zellen fand eine signifikante MHC-Klasse-I-Down-Regulierung statt, wohingegen die MHC-Klasse-I-Expression nicht infizierter Nachbarzellen für gewöhnlich hochreguliert war. Diese Down-Regulierung war in der Mehrzahl der infizierten Zellen nahezu vollständig in allen Phasen des viralen Replikationszyklus, während nicht infizierte Nachbarzellen eine starke MHC-Klasse-I-Expression aufwiesen. Trotz dieser signifikant reduzierten MHC-Klasse-I-Signale infizierter Zellen, traten Leukozyten-Infiltrate, welche CD8+ T-Zellen enthielten, und MHC-Klasse-II-exprimierende Zellen in infizierten Gewebearealen auf. Die Ausdehnung der inflammatorischen Infiltrate verhielt sich reziprok zur Ausdehnung der HCMV-infizierten Herde. Zusammenfassend deuten die Resultate darauf hin, dass in vivo ein direkter viraler inhibitorischer Effekt auf die MHC-Klasse-I-Expression besteht. Die reziproke Relation infiltrierender Lymphozyten und viraler Replikation weist darauf hin, dass CD8+ T-Zellen daran beteiligt sind, die virale Ausbreitung trotz virus-induzierter MHC-Klasse-I-Down-Regulierung zu begrenzen.

Based on cell culture data, MHC class I downregulation by HCMV on infected cells has been suggested as a means of immune evasion by this virus. In order to test this hypothesis in vivo, an immunohistochemical analysis of tissue sections from biopsy and autopsy materials of HCMV infected organs was performed. HCMV antigens from the immediate early, early and late phase of viral replication and cellular MHC class I and class II molecules were detected simultaneously or in serial sections. Colocalization of MHC class I and class II molecules with sites of viral replication as well as MHC class I and class II expression in individual infected cells were analyzed. Furthermore, to detect immune effector cells at sites of viral replication leucocytes - especially CD8+ lymphocytes - and HCMV antigens were detected simultaneously. With regard to MHC class I expression we found two contrary patterns: MHC class I expression was generally upregulated at sites of viral replication whereas there was a significant downregulation of MHC class I molecules in infected cells on a single cell level. This downregulation was almost complete in the majority of infected cells in all phases of viral replication, while noninfected bystander cells displayed strong expression of MHC class I. Despite significantly reduced MHC class I signals on infected cells, infiltrates of inflammatory cells containing CD8+ cells and MHC class II high expressing cells were colocalized with foci of infected cells. The extent of inflammatory infiltrates was related reciprocally with the extent of HCMV infected cells. Taken together, these findings indicate that a direct viral inhibitory effect on MHC class I expression is effective in vivo. The reciprocal relation of infiltrating lymphocytes and viral replication indicates that CD8+ cells are effective in limiting viral growth despite virus induced MHC class I downregulation.