Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation.

Transcriptie

1 Cover Page The handle holds various files of this Leiden University dissertation. Author: Martin Ramirez, Javier Title: The cell-type specific regulatory role of FcγRIIb in immune-complex-mediated inflammatory diseases Issue Date:

2 In dit proefschrift worden de resultaten beschreven van onderzoek naar de complexe rol van de remmende receptor voor het Fc deel van IgG, Fc γriib. Dit onderzoek werd uitgevoerd in muis modellen van een aantal verschillende autoimmuunziekten zoals SLE, Goodpasture s syndroom en artritis. De rol van Fc γriib in autoimmuunziekten staat al meer dan tien jaar ter discussie. De kernvraag daarbij is of Fc γriib een rol speelt bij het handhaven van immunologische tolerantie. De belangrijke rol van Fc γriib in de remming van activerende Fc receptoren (FcR) op myeloïde cellen en in een negatief feed back mechanisme in B lymfocyten dat de productie van antistoffen reguleert, werd bevestigd door het hyperactieve fenotype van het afweersysteem van Fc γriib KO muizen. Maar het SLE-achtige autoimmune fenotype van deze muizen, die werden gemaakt door in embryonale stamcellen van de muizenstam het fcgr2b gen uit te schakelen waarna de verkregen muizen (Fc γriib 129 /- ) werden teruggekruist met muizen van de C57BL/6 (B6) stam, was verrassend. Op grond van genetische studies met congene stammen werd gesuggereerd dat de van de 129 stam afkomstige fcgr2b flankerende genomische gebieden die gehandhaafd blijven bij terugkruisen in B6 achtergrond, de oorzaak waren van het autoimmune fenotype. In hoofdstuk 2 wordt aangetoond dat Fc γriib muizen gemaakt door het fc γr2b gen uit te schakelen in embryonale stamcellen afkomstig van de B6 inteelt stam (Fc γriib B6 ) zonder de van 129 muizen afkomstige flankerende gebieden (Sle16), wel een hyperactief fenotype vertonen maar geen SLE-achtige ziekte ontwikkelen. Dit geeft aan dat in Fc γriib 129 muizen niet de afwezigheid van Fc γriib maar de aanwezigheid van de van 129 muizen afkomstige flankerende genomische regio (Sle16) de oorzaak is van het, het verlies van immunologische tolerantie. De bijdrage aan de ontwikkeling van autoimmuunziekte door de autoreactieve lymfocyten die als gevolg daarvan ontstaan wordt versterkt door de afwezigheid van FcγRIIb. Dit resulteert in het ontstaan van de SLE-achtige ziekte. In de aanwezigheid van een locus dat is geassocieerd met verhoogde gevoeligheid voor de ontwikkeling van autoimmuunziekte, het Yaa locus, ontwikkelen FcγRIIB B6 muizen echter wel de SLEachtige ziekte. Dit bevestigt dat FcγRIIb deficiëntie geen autoimmuniteit veroorzaakt maar slechts de kans op het ontwikkelen van een spontane auto-immuunziekte verhoogt die wordt bepaald door andere loci. We bevestigden dat FcγRIIb deficiëntie B6 muizen gevoelig maakt voor collageen geïnduceerde artritis (CIA). De hogere incidentie en het eerdere begin van de ziekte in FcγRIIB 129 muizen in vergelijking met FcγRIIB B6 muizen suggereert dat de van 129 muizen afkomstige fcγr2b flankerende genomische regio bijdragen aan de gevoeligheid voor het ontwikkelen van de autoimmuun zieke (hoofdstuk 2). In het verleden hebben wij aangetoond dat FcγRIII KO muizen teruggekruist op de CIA gevoelige DBA1 achtergrond bijna volledig resistent zijn voor CIA. Maar onze analyse & 123

3 & van CIA geïnduceerde artritis in FcγRIIb KO muizen waarin daarnaast of FcγRI of FcγRIII of beiden ontbraken liet zien dat alle activerende FcγR een rol kunnen spelen in de ziekte (hoofdstuk 3). Afwezigheid van FcγRIII resulteerde in een verlaat begin van de ziekte terwijl afwezigheid van zowel FcγRI als FcγRIII niet alleen tot een vertraagd begin maar ook tot lagere incidentie van de ziekte leidde. Alleen afwezigheid van de FcR γ gamma keten, waardoor de functie van alle activerende FcγR is geblokkeerd, resulteerde in volledige resistentie voor CIA. Dit suggereert dat ook FcγRIV een rol speelt in CIA. Dit werd onlangs bevestigd door anderen. Deze observaties zijn een aanwijzing dat in afwezigheid van FcγRIIb FcγRI en FcγRIV de dominante rol van FcγRIII in CIA kunnen overnemen. We concludeerden hieruit dat in CIA in B6 muizen de pathologie wordt veroorzaakt door de initiatie van ontstekingsreacties als gevolg van de binding van autoantistoffen aan FcγR voornamelijk op myeloïde cellen, een proces dat krachtig wordt gereguleerd door FcγRIIb. De resultaten van het CIA model werden bevestigd in het passieve model van KRN serum geïnduceerde artritis. (hoofdstuk 3). Om een beter inzicht te krijgen in de celtype specifieke rol van Fc γriib in CIA hebben we deze ziekte bestudeerd in B lymfocyt (CD19Cre) en pan-myeloïde (cebpαcre) specifieke en volledige Fc γriib KO muizen. Alleen de volledige Fc γriib KO muizen ontwikkelden CIA met zowel significante toename in incidentie als ernst van de ziekte in vergelijking met wildtype controle muizen. Incidentie noch ernst van de ziekte waren significant toegenomen in B lymfocyt specifieke Fc γriib KO muizen. Pan-myeloïde Fc γriib KO muizen vertoonden een vergelijkbare toename in incidentie als volledige KO muizen terwijl de ernst van hun ziekte precies tussen die van de wildtype controle muizen en de volledige KO muizen in lag. We concludeerden dat de regulerende functie van Fc γriib op myeloïde cellen, maar niet op B lymfocyten, een dominante rol speelt in de gevoeligheid voor CIA. Fc γriib KO muizen ontwikkelden signicant ernstiger ziekte in het model van experimentele autoimmune glomerulonephritis (EAG), in vergelijking met wildtype controle muizen.(hoofdstuk 4). De hogere ziekte incidentie en hogere anti-muis type IV collageen autoantistoffen in de Fc γriib 129 muizen in vergelijking met incidentie en autoantistof titers in Fc γriib B6 muizen suggereren een bijdrage van de van 129 muizen afkomstige fc γr2b flankerende genomische regio. B lymfocyt specifieke deficiëntie (CD19Cre) noch afwezigheid van Fc γriib op 50% van de bloedmonocyten en van een klein deel van de macrofagen in de milt (lysmcre) resulteerden in hogere ziekte incidentie in vergelijking met de incidentie in wildtype controle muizen. Dit is een indicatie dat afwezigheid van Fc γriib uitsluitend op deze cellen niet voldoende is voor een toename van ziekte gevoeligheid. (Hoofdstuk 4). In versnelde nephrotoxische nefritis (NTN), een model van snel geïnduceerde glomerulonephritis dat niet is gebaseerd op autoimmuniteit, resulteerde afwezigheid van Fc γriib op B cellen in hogere antistof titers in vergelijking met de titers in wildtype controle muizen zonder dat de gevoeligheid voor de ziekte toenam. Afwezigheid van Fc γriib op myeloïde cellen daarentegen verergerde de ziekte wel. Bovendien kon met 124

4 behulp van combinaties van beenmerg transplantaties met Fc γriib KO muizen worden aangetoond dat expressie van Fc γriib op intrinsieke niercellen bescherming gaf tegen de ontwikkeling van NTN. (Hoofdstuk 5) Met betrekking tot de rol van Fc γriib in autoimmuunziekte wijzen alle waarnemingen in de verschillende modellen van (auto)immuunziekten beschreven in dit proefschrift in dezelfde richting: Fc γriib speelt geen rol van betekenis in het handhaven van immunologische tolerantie. In Fc γriib 129 muizen is het niet de afwezigheid van Fc γriib maar de aanwezigheid van de van 129 muizen afkomstige fc γr2b flankerende genomische regio die de drempelwaarde voor het verliezen van immunologische tolerantie verlaagt. In de geïnduceerde autoimmuunziekte modellen (CIA, GPS) wordt immunologische tolerantie doorbroken met behulp van een immunisatie protocol met compleet Freud s adjuvant. Zodra immunologische tolerantie is doorbroken functioneert Fc γriib als een downstream modulator van de gevoeligheid voor de ontwikkeling van autoimmuunziekten: a. op B lymfocyten speelt Fc γriib een rol in een negatief feed back mechanisme dat de productie van antilichamen reguleert ongeacht hun specificiteit; b. op myeloïde cellen verhoogt Fc γriib de drempelwaarde voor de inductie van ontstekingsreacties die het gevolg zijn van de binding van antilichamen aan activerende Fc γr; c. op Lever sinusoïdale endotheliale cellen (LSEC) speelt Fc γriib een cruciale rol in de klaring van kleine immuuncomplexen uit de circulatie; d. op intrinsieke niercellen beschermt Fc γriib tegen door immuuncomplexen veroorzaakte weefselschade. Al deze mechanismen, gemoduleerd door Fc γriib, beïnvloeden de pathogene werking van autoantistoffen. Omdat is gebleken dat de aanwezigheid van autoantistoffen als zodaning vaak niet voldoende is voor het ontwikkelen van een autoimmuunziekte is het niet verrassend dat verlaagde expressie van Fc γriib is geassocieerd met een verhoogde gevoeligheid voor de ontwikkeling van autoimmuunziekte. Echter deze associatie vereist geen directe rol van Fc γriib in de handhaving van immunologische tolerantie. & 125

5