The cellular signature of urinary immune cells in Lupus nephritis: new insights into potential biomarkers

Abstract

Zusammenfassung Ein vermehrtes Vorkommen von T-Zellen im Urin bei Patienten kann als nicht –invasiver Biomarker für eine akute proliferativer Lupusnephritis (LN) genutzt werden. Dahingegen existiert keine ausreichende Datenlage über das Vorkommen und die Validität von T-Zell-Subsets, B-Zellen und Makrophagen im Urin als weitere mögliche Biomarker. Ausgewertet wurden zeitgleich gewonnene Blut- und Urinproben von Patienten mit aktiver LN (n=19) verglichen zu Patienten mit Systemischen Lupus Erythematosus (SLE; n=79) sowie Urinproben von Patienten mit Diabetischer Nephropathie (DN; n=14) und ANCA- assoziierter Vaskulitis (AAV; n=11) mittels Durchflusszytometrie. Im Urin von SLE Patienten konnten vermehrt T-Zellen, B-Zellen und Makrophagen in enger Korrelation zu einer gesteigerten Krankheitsaktivität nachgewiesen werden mit einer signifikanten Zellzahlerhöhung in der Patientengruppe mit aktiver LN. Vor allem T-Zellen zeigten in der Patientengruppe mit aktiver LN ein vermehrtes Vorkommen, wobei CD8+ T-Zellen (AUC=1,000) als auch CD4+ T-Zellen (AUC=0,9969) nahezu gleichwertig geeignet erscheinen. CD19+ B-Zellen (AUC=0,7823) und CD14+ Makrophagen (AUC=0,9066) sowie die im klinischen Alltag angewandte Diagnosestellungen mittels Proteinurie (AUC=0,9201) erwiesen sich vergleichsweise weniger geeignet. Patienten mit DN und AAV zeigten ebenfalls erhöhte Zellzahlen im Urin. Dabei konnte ein signifikant erniedrigter CD4/CD8-Quotient in der Patientengruppe mit SLE verglichen zur Patientengruppe mit DN (p=0,0006) errechnet werden. Bei den CD4+ T-Zellen im Urin von Patienten mit aktiver LN handelt es sich hauptsächlich um Effektor- Gedächtnis-T-Zellen mit signifikant vermehrter Expression von CD40L und ki67 Oberflächenmolekülen verglichen zu den dazugehörigen Zellen aus den Blutproben. Einzig die regulatorischen T-Zellen (Treg) korrelierten mit einer erhöhten Krankheitsaktivität. Obwohl vermehrt B-Zellen und Makrophagen in den Urinproben nachgewiesen werden konnten, zeigen sich T-Zellen weiterhin als der führende Biomarker zur Detektion von Patienten mit aktiver LN. Ein erniedrigter CD4/CD8-Quotient erscheint dabei als ein Charakteristikum der LN.

Abstract Urinary T cells represent a reliable noninvasive biomarker for proliferative Lupus nephritis (LN). Little is known about the presence of T cell subsets, B cells and macrophages in the urine although they may further improve the validity of urinary cellular biomarkers for LN. We analyzed contemporaneous blood and urine samples of patients with active LN (n = 19), other Systemic Lupus Erythematosus (SLE) patients (n = 79) and urine samples of patients with diabetic nephropathy (DN; n = 14) and anti-neutrophil cytoplasmatic antibody (ANCA) associated vasculitis (AAV; n = 11) by flow cytometry. Numbers of urinary T cells, B cells and macrophages correlated with disease activity and were significantly higher in the active LN group. Urinary T cells showed excellent distinction of patients with active LN, CD8+ T cells (AUC of ROC = 1.000) and CD4+ T cells (AUC = 0.9969) alike. CD19+ B cells (AUC = 0.7823) and CD14+ macrophages (AUC = 0.9066), as well as the clinical standard proteinuria (AUC = 0.9201), failed to reach these high standards. Patients with DN or AAV also showed increased urinary cell counts, although the CD4/CD8-ratio was significantly lower in SLE compared to in DN (p = 0.0006). Urinary CD4+ T cells of active LN patients proved to be mainly of effector memory phenotype and expressed significantly more CD40L and ki67 than corresponding blood cells. Urinary Treg counts correlated with disease activity. Despite of detectable urinary cell counts for B cells and macrophages, T cells remain the best urinary cellular biomarker for LN. A low CD4/CD8-ratio seems to be characteristic for LN.