Untersuchungen zur Funktion und Bedeutung des SmD183-119-Peptids für die Pathogenese des systemischen Lupus erythematodes

Abstract

Die vorliegende Arbeit faßt die Ergebnisse von vier Studien [1-4] zur Rolle der C-terminalen Sequenz (AS 83-119) des ribonukleären SmD1-Proteins in der Pathogenese des systemischen Lupus erythematodes (SLE) zusammen. Mittels dieser Studien sollten Erkenntnisse über einen möglichen therapeutischen Nutzen dieses Peptids gewonnen werden. Hierzu wurden im Lupus-Mausmodell der New Zealand Black/White (NZB/W F1) das immunogene [Studie 1] und tolerogene Potential [Studie 2] des SmD183-119-Peptid charakterisiert. An nichtautoimmunen Mausstämmen wurden Untersuchungen [Studie 3] zum Bruch einer Toleranz und dem Vermögen des Peptids zur Auslösung einer Induktion SLE- ähnlicher Symptome vorgenommen. In der vierten Studie [4] erfolgte die Anreicherung und der Nachweis SmD1-peptidreaktiver T-Zellen sowie die Charakterisierung des Zytokingedächtnisses in humanen Blutproben. Zum einen wurden autoantigenspezifische T-Zellen durchflusszytometrisch im Lupus- Mausmodell nachgewiesen. Zum anderen konnten autoantigenspezifische T-Zelllinien generiert und phänotypisch und funktionell charakterisiert werden. Mit den erzielten Ergebnissen konnte die bisher vermutete Rolle eines ribonukleären Peptids, dem SmD183-119-Peptid, bei der Bildung von Anti-dsDNS- Antikörpern aufgezeigt werden, der zufolge SmD1-83-119-reaktive T-Zellen eine Mittlerfunktion zur Verknüpfung der Antikörperbildung gegen SmD183-119 und dsDNS-Antikörper besitzen. Die Studienergebnisse geben Hinweise auf das ubiquitäre Vorkommen dieses Autoantigens auch in nichtautoimmunen Organismus von Mäusen und Menschen und deuten auf eine gestörte Immunantwort gegen dieses Peptid in autoimmunen Individuen hin. Die Bedeutung des SmD1-Peptids für die Lupuspathogenese wird zusätzlich durch die nachgewiesene Potenz unterstützt, in nichtautoimmunen Mausmodell die Induktion von lupusähnlichen Symptomen auslösen zu können. Außerdem wurden erstmals autoantigenspezifische regulatorische T-Zellen des Tr1-Typs beim murinen Lupus identifiziert. Bei der funktionellen Charakterisierung dieser Tr1-Zellen wurde nachgewiesen, dass sie eine durch Anti-CD3-Antikörper induzierbare Proliferation bei naiven T-Zellen hemmen können. Schließlich wurden Hinweise dafür gefunden, dass auch autoantigenspezifische B-Zellen regulatorisch tätig sein können und Autoimmunität in genetisch prädisponierten Individuen verhindern. Dies geschieht auch, wenn eine adäquate T-Zellhilfe vorliegt. Die erzielten Resultate der Immunisierungs- und Tolerisierungsstudien in den betrachteten Lupus-Mausmodellen sowie in in vitro Untersuchungen an Co-Kulturen von murinen und humanen B- und T-Lymphozyten erweitern das Verständnis zum Einfluß des ribonukleären SmD1-Proteins bzw. des SmD183-119-Peptides auf die Pathogenese des SLE. Abschließend kann festgestellt werden, dass die vorliegende Dissertation die bedeutende Funktion des SmD183-119-Peptids in Abhängigkeit von dessen Verwendung als Immunogen oder Tolerogen mit der Auslösung völlig gegensätzlicher T- und B-Zellinteraktionen darstellt und die maßgebliche Funktion SmD1-reaktiver T-Zellen für die Modifikation des Zytokinmusters und der Autoantikörperbildung herausstellt. Insbesondere die aus den Tolerisierungsstudien gewonnenen Erkenntnisse geben Hinweise auf einen potentiellen therapeutischen Nutzen des SmD183-119-Peptides. Die Toleranzinduktion wird gegenwärtig in einer Vielzahl von Erkrankungen mit definierten Antigenen erprobt. Positive Ergebnisse auf rheumatologischem Gebiet konnten schon bei der kollageninduzierten Arthritis, der rheumatoiden Arthritis und der Uveitis erzielt werden. Für die Behandlung von SLE steht mit dem SmD183-119-Peptid potentiell ein gut charakterisiertes Tolerogen zur Verfügung.

This dissertation manuscript summarizes the findings of four studies [1-4] contributing to the role of the C-terminal sequence (AA 83-119) of the ribonuclear SmD1 protein regarding the pathogenesis of the systemic lupus erythematosus (SLE). Based on these studies the aim was to find indices for the potential therapeutic benefit related to this peptid. By using the murine lupus model, New Zealand Black/White (NZB/W F1) the immunogenic [study 1] and tolerogenic potential [study 2] of the SmD183-119 peptide was characterized. Furthermore it was investigated, if the peptide exhibits the ability to induce a break of tolerance [study 3] and/or SLE-like symptomes in non-autoimmune mice. Within the fourth study [4] an enrichment of SmD1 peptid-reactive T cells was performed followed by the characterization of the cytokine memory of those autoreactive T cells. On the one hand autoantigen specific T cells could be detected within the murine lupus model by flowcytometric analysis. On the other hand autoantigen specific T cell lines could be generated and characterised by their phenotype as well as by their function. Both results together confirmed the supposed role the ribonuclear SmD183-119-peptide concerning the formation of anti-dsDNA antibodies according to that the SmD1-83-119-reactive T cells fulfil a link between the formation of antibodies against SmD183-119 and dsDNA. The findings indicate the ubiquitous presence of that autoantigen also within non-autoimmune organism of mice and human. Moreover they give clues to a disturbed immune response adressed to this peptide in autoimmune individuals. The importance of the SmD1 peptide regarding the lupus pathogenesis is strongly supported by its ability to induce lupus-like symptoms in non-autoimmune murine CWF1 model. Furthermore autoantigen specific regulatory T cells similar to the Tr1 type were identified within the murine lupus for the first time. The functional characterisation of those T cells showed that they could prevent the anti-CD3 antibody induced proliferation of naive T cells. Finally it became also obvious that autoantigen specific B cells exert a regulatory function and therefore they prevent genetically predisposed individuals from autoimmunity even in case of adequate T cell help for forming of autoantibodies. Together the results of the immunisation and tolerisation studies within the murine models as well as in the in vitro investigations using co-cultures of murine and human B- and T lymphocytes emphasise the understanding concerning the role of the SmD1 ribonucleoprotein respectively the SmD1 peptide for the pathogenesis of SLE. In conclusion it can be stated that dissertation manuscript outlines the important function of the SmD183-119 peptide in dependence of its use as immunogen or tolerogen resulting in completely contrary T and B cell interactions. SmD1-reactive T cells contribute significant to the modification of the cytokine pattern and the autoantibody generation. Especially the results of the tolerisation studies indicate a potential therapeutic benefit of the SmD183-119 peptide. The induction of tolerance with destinct antigens is currently favoured as the most promising treatment of several diseases. Positive findings were found for the therapy of rheumatic diseases as collagen induced arthritis, rheumatoid arthritis and uveitis. Regarding the treatment of SLE the SmD183-119 peptide is an option as well characterised tolerogen.