Autoantibodies from long-lived ‘memory’ plasma cells of NZB/W mice drive immune complex nephritis

Abstract

Introduction: We have previously shown that both short and long-lived plasma cells (PCs) significantly contribute to autoantibody production in NZB/W mice as a model of lupus nephritis. The aim of this study was to determine the role of autoreactive long-lived (memory) PCs refractory to immunosuppression and B cell depletion in the pathogenesis of systemic lupus erythematosus. Methodology: Splenic CD138+ antibody-secreting cells (ASCs) from >6-month-old NZB/W mice with high titers of anti-dsDNA autoantibodies or from Balb/c mice 5 days after secondary immunization with ovalbumin (OVA) were adoptively transferred to immunodeficient Rag1−/− mice, in which the development of nephritis was investigated by measuring proteinuria. Total IgG and IgM as well as anti-dsDNA and anti-OVA antibody levels were followed up by ELISA. After 21 weeks the recipient mice were sacrificed so that PCs in spleen and bone marrow could be analyzed using ELISPOT and flow cytometry and renal immunohistology performed. Results: The adoptive transfer of NZB/W and anti-OVA ASCs resulted in the continuous generation of anti-dsDNA antibodies and anti-OVA antibodies, respectively, exclusively by long-lived PCs that had homed to the spleen and bone marrow of recipient Rag1−/− mice. Rag1−/− mice generating autoantibodies including anti-dsDNA had reduced survival, proteinuria and immune complex nephritis with C1q, C3, IgG and IgM deposits 21 weeks after transfer. Conclusions: These findings demonstrate that autoantibodies exclusively secreted by long-lived (memory) PCs contribute to autoimmune pathology and should be considered as candidate targets for future therapeutic strategies.

Einleitung: Unsere Arbeitsgruppe konnte erstmalig im Maus-Modell der Lupus- Nephritis demonstrieren, dass sowohl kurzlebige als auch langlebige Plasmazellen zur Autoantikörperproduktion beitragen. In der vorliegenden Arbeit sollte die Rolle der autoreaktiven langlebigen Gedächtnis-Plasmazellen, die refraktär auf Immunsuppressiva und B-Zell-depletierende Therapien sind, in der Pathogenese des systemischen Lupus erythematodes untersucht werden. Methodik: CD138+ Antikörper-sezernierende Plasmablasten und Plasmazellen wurden aus der Milz von NZB/W Mäusen (Alter >6 Monate), die hohe Anti-dsDNA- Antikörper-Titer aufwiesen, und von Balb/c-Mäusen 5 Tage nach sekundärer Immunisierung mit Ovalbumin (OVA) isoliert und in immundefiziente Rag1-/- Mäuse transferiert. In den Rag1-/- Empfängermäusen wurde regelmäßig die Proteinurie als Zeichen einer Nephritis bestimmt. Die Bestimmung der Gesamt- IgG und -IgM-Spiegel sowie der Anti-dsDNA- und Anti-OVA-Antikörper erfolgte mittels ELISA. 21 Wochen nach dem Plasmazell-Transfer wurden die Mäuse getötet, um die Plasmazellen in Milz und Knochenmark mittels ELISPOT und Zytofluometrie zu analysieren und die Nieren immunhistologisch zu untersuchen. Ergebnisse: Der adoptive Transfer von Plasmablasten und Plasmazellen aus der NZB/W-Maus und aus der Balb/c-Maus 5 Tage nach sekundärer Immunisierung mit OVA führte zu einer kontinuierlichen Produktion von Anti-dsDNA- bzw. Anti-OVA- Antikörpern ausschließlich durch langlebige Plasmazellen, die in Milz und Knochenmark der Empfänger-Rag1-/- Mäuse nachgewiesen wurden. Rag1-/- Mäuse, die Anti-dsDNA-Autoantikörper produzierten, wiesen eine vermindertes Überleben, Proteinurie und Immunkomplexnephritis mit Ablagerung von C1q, C3, IgG und IgM auf. Schlussfolgerungen: Diese Untersuchungen zeigen erstmalig, dass Autoantikörper, die ausschließlich von langlebigen Gedächtnis- Plasmazellen sezerniert werden, zur Autoimmunpathologie beitragen. Langlebige Gedächtnis-Plasmazellen stellen deshalb bei (Auto)antikörper-vermittelten Erkrankungen wichtige Ziele für zukünftige Therapiestrategien dar.