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Rastelli, J.

Latent Epstein-Barr virus infection and the germinal center reaction.

München, Ludwig-Maximilians-Universität München, Fakultät für Biologie, Diss., 2007, 103 S.
Verlagsversion Volltext Im Bibliotheksbestand vorhanden
Epstein-Barr virus (EBV) is a γ-herpes virus which preferentially infects human B lymphocytes. It is highly adapted to persist in B cells since it encodes for proteins which mimic several cellular proteins playing an important role in B cell biology. Thus, the viral Latent Membrane Proteins (LMP) 1 and 2A are considered to be functional homologues of the CD40 receptor and the B cell receptor, respectively. It has been postulated that EBV uses the normal T cell dependent immune response B cell differentiation pathway (the so-called germinal center reaction) for its infection cycle to gain access to the long living memory B cell compartment. LMP1 and LMP2A are suggested to play an important role during this process, since they are able to provide B cells with survival and proliferation signals, and may help the EBV-infected B cells to evade negative selection during the germinal center reaction. LMP1 and LMP2A are also expressed in germinal center B cell derived EBV-associated malignancies, suggesting a contribution of these viral proteins to tumor development. However, the data concerning the role of the germinal center reaction in the latent EBV infection circle is controversial, remaining it elusive (i) if EBV-infected B cells have to pass the germinal center to establish persistence, and (ii) if LMP1 signaling has any influence on germinal center B cells. In the present work, the interplay of EBV and the germinal center reaction was examined, focusing on the roles of LMP1 and LMP2A in normal B cell biology and lymphomagenesis. LMP1 was shown to mimic a constitutive active CD40 receptor in vitro, but in vivo LMP1 only partially restored the CD40-deficiency in transgenic mice; it even blocked germinal center formation in the presence of CD40. This could be due to differences in the signaling mediated by LMP1 and CD40, or to the constitutive activity of LMP1. To compare CD40 and LMP1 signaling in vivo, we generated a transgenic mouse line which conditionally expresses a CD40-ligand regulated LMP1 protein (CD40/LMP1). We show that LMP1 signaling in B cells perfectly mimics CD40 function in vivo, leading to normal B cell development, B cell activation, and T cell dependent immune responses in CD40 deficient mice. Thus, we conclude that not the LMP1 signaling domain but its constitutive activity interferes with the germinal center reaction. This is in accordance with a previous study of our group, showing that ligand-independent constitutive active CD40 signaling (LMP1/CD40) blocks germinal center initiation like LMP1. However, the influence of a constitutive active CD40 signaling directly on germinal center B cells remained open. In the present study, LMP1/CD40 expression was specifically induced in germinal center B cells. We show that a constitutive active CD40 signaling also interferes with early germinal centers, but leads to lymphoproliferation, which most likely reflects malignant lymphoma. The incidence of 100% suggests a substantial risk of pre-activated B cells to become transformed upon deregulation of CD40 signaling or LMP1 expression. Since constitutive LMP1 and CD40 signals are not compatible with the germinal center B cell differentiation process, and LMP1 expression however has been detected in B cells resembling a germinal center phenotype of healthy EBV-carriers, we questioned whether these are real germinal center B cells. We studied the influence of EBV protein expression on the phenotype of human B cells in vitro, and indeed could show that EBNA2-independent LMP1 and LMP2A expression induces a germinal center cell like phenotype in B cells. Further, the inactivation of EBNA2, the key transactivator of EBV gene expression, does not lead to the original naïve phenotype of a B cell, but induces up-regulation of the memory B cell marker CD27. Beyond, we show that in CD40/LMP1-expressing B cells of the transgenic mice as well as in the human cell lines, LMP1 signaling induces class switch recombination independent from cytokines. This implies a unique feature of the LMP1 signaling domain to initiate differentiation processes beside its ability to activate B cells. Taking these data into account, we suggest that EBV infected B cells do not have to undergo a classical germinal center reaction to enter the memory B cell pool, but that with the help of EBV proteins they are able to induce processes imitating memory B cell differentiation independent from T cells, thus escaping immune surveillance. These EBV-infected quiescent memory-like B cells eventually enter the germinal center reaction upon antigen-dependent activation. There, re-induction of LMP1 might harbor a substantial risk of malignant transformation.
Das Epstein-Barr Virus (EBV) ist ein Gamma-Herpesvirus, welches vor allem humane BLymphozyten infiziert. Einige virale Proteine weisen funktionelle Homologien zu zellulären Proteinen auf, die eine wichtige Rolle in der normalen B-Zell-Biologie spielen. So ahmen die latenten Membranproteine (LMP) 1 und 2A den CD40- beziehungsweise B-Zell-Rezeptor nach. Es wurde postuliert, dass EBV-infizierte B-Zellen den normalen Differenzierungsprozess einer T-Zell-abhängigen Immunantwort (der so genannten Keimzentrumsreaktion) durchlaufen, um Persistenz in den langlebigen Gedächtnis-B-Zellen zu erlangen. LMP1 and LMP2A wird dabei eine wichtige Rolle zugeschrieben, da sie BZellen mit Wachstums- und Überlebenssignalen versorgen, und somit die negative Selektion EBV-infizierter B-Zellen während der Keimzentrumsreaktion verhindern könnten. LMP1 und LMP2A werden außerdem in von Keimzentrums-B-Zellen abstammenden EBV-assoziierten Lymphomen exprimiert, und es wird vermutet, dass die viralen Proteine zur Tumorentstehung beitragen. Da es jedoch widersprüchliche Daten über die Rolle der Keimzentrumsreaktion im latenten Infektionszyklus von EBV gibt, bleibt es unbekannt, ob (1) EBV-infizierte B-Zellen die Keimzentrumsreaktion durchlaufen müssen, um Persistenz zu erlangen, und (2) welchen Einfluss die Expression von LMP1 in Keimzentrums-B-Zellen hat. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Zusammenspiel von EBV und der Keimzentrumsreaktion untersucht, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf die Rolle von LMP1 und LMP2A in der normalen B-Zell-Biologie und der Lymphomentstehung gelegt wurde. In früheren Zellkulturstudien wurde gezeigt, dass die Stimulierung des CD40-Rezeptors und die Expression von LMP1 dieselben Effekte auf B-Zellen ausüben. In transgenen Mäusen jedoch konnte LMP1 den CD40-Rezeptor nur partiell ersetzen, und LMP1 blockierte sogar die Keimzentrumsreaktion. Dies könnte entweder auf unterschiedliche Signaltransduktionsfähigkeiten der beiden Moleküle, oder auf die konstitutive Aktivität von LMP1 zurückgeführt werden. Um die Funktion der LMP1- and CD40-Signaldomänen in vivo zu vergleichen, wurde in dieser Arbeit ein trangener Mausstamm generiert, der ein CD40- Ligand abhängiges LMP1-Protein (CD40/LMP1) konditional exprimiert. Wir zeigen, dass die LMP1-Signaldomäne fähig ist, die CD40-Funktion in B-Zellen perfekt nachzuahmen. In CD40-defizienten Mäusen führt die Expression von CD40/LMP1 zu einer normalen B-Zell- Entwicklung, B-Zell-Aktivierung, und T-Zell-abhängigen Immunantwort mit Immunglobulinklassenwechsel und Keimzentrumsreaktion. Daraus schließen wir, dass nicht die Signaldomäne, sondern die konstitutive Aktivität von LMP1 zur Keimzentrumsblockade führt. Dies wird durch frühere Studien unserer Arbeitsgruppe gestützt, die zeigen, dass ein Liganden-unabhängiges, konstitutiv aktives CD40-Signal (LMP1/CD40) genauso wie LMP1 den Eintritt von B-Zellen ins Keimzentrum verhindern kann. Es blieb jedoch offen, welchen Einfluss ein konstitutives CD40-Signal auf Keimzentrums-B-Zellen ausübt. In der vorliegenden Arbeit wurde die Expression von LMP1/CD40 speziell in Keimzentrums-BZellen aktiviert. Wir zeigen, dass ein konstitutives CD40-Signal auch mit bereits etablierten frühen Keimzentren interferiert, und zu einer Lymphoproliferation führt, welche mit hoher Wahrscheinlichkeit eine maligne Transformation darstellt. Die Inzidenz von 100% suggeriert das besonders hohe Risiko von pre-aktivierten B-Zellen durch deregulierte CD40- und LMP1- Signale transformiert zu werden. Da die konstitutive Aktivität von CD40 and LMP1 mit der Keimzentrumsdifferenzierung von B-Zellen nicht kompatibel sind, LMP1 jedoch in B-Zellen mit Keimzentrumsphenotyp EBVinfizierter Individuen nachgewiesen werden konnte, hinterfragten wir, ob es sich in diesem Fall um echte Keimzentrums-B-Zellen handelte. Wir untersuchten den Einfluss von EBVProteinen auf den Phänotyp humaner B-Zellen in Zellkultur und zeigen, dass die Expression von LMP1 und LMP2A zu einem Keimzentrums-Phänotyp der B-Zellen führt. Das Abschalten von EBNA2 und daraus folgend aller EBV-Gene führt nicht zu dem ursprünglichen Phänotyp naiver B-Zellen, sondern zur Expression des Gedächtnis-B-Zell- Markers CD27. Außerdem konnten wir sowohl in den CD40/LMP1-exprimierenden B-Zellen der transgenen Mäuse als auch in den humanen Zelllinien zeigen, dass LMP1 im Gegensatz zu CD40 zu einem Zytokin-unabhängigen Immunglobulinklassenwechsel fähig ist. Dies deutet darauf hin, dass das LMP1-Signal nicht nur B-Zellen aktivieren, sondern auch Differenzierungsprozesse initiieren kann. Aufgrund dieser Daten postulieren wir, dass EBV-infizierte B-Zellen keine klassische Keimzentrumsreaktion durchlaufen müssen, sondern mit Hilfe von EBV-kodierten Proteinen die Differenzierung zu Gedächtnis-B-Zellen imitieren können. Dieser Prozess verläuft T-Zellunabhängig, könnte daher EBV-infizierte B-Zellen vor einer immunologischen Abwehrreaktion bewahren, und dem Virus erlauben, in langlebigen Gedächtnis-B-Zellähnlichen Zellen zu persistieren. Diese Zellen könnten in seltenen Fällen durch Antigenkontakt in eine Keimzentrumsreaktion eintreten, wo die Expression von LMP1 zu einem besonderen Risiko der malignen Entartung führen könnte.
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Publikationstyp Sonstiges: Hochschulschrift
Typ der Hochschulschrift Dissertationsschrift
Korrespondenzautor
Quellenangaben Band: , Heft: , Seiten: 103 S. Artikelnummer: , Supplement: ,
Hochschule Ludwig-Maximilians-Universität München
Hochschulort München
Fakultät Fakultät für Biologie
Nichtpatentliteratur Publikationen
Institut(e) Research Unit Gene Vector (AGV)