The role of plasmablasts in the development of anti-DNA autoantibodies
Die Rolle von Plasmablasten bei der Entwicklung von Autoantikörpern
Creators: name: Gleußner, Nina
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 2024

description: The hallmark of systemic lupus erythematosus (SLE) is the production of autoantibodies against double-stranded DNA. This B cell-mediated autoimmune disease is associated with multiple genetic risk factors, e.g., both Dnase1l3 (Dnase1like3) and Fcgr2b (Fc gamma receptor 2b) null-allele mutation have been linked to the emergence of autoreactive B cells and anti-dsDNA antibodies in SLE patients and genetic mouse models. We have recently shown that Dnase1l3 and Fcgr2b double-knockout mice show very early and massive anti-DNA autoantibody production. Whereas Dnase1l3 is exclusively expressed in the myeloid compartment, the inhibitory Fcgr2b is highly expressed also in B cells, and it has been suggested that the negative signaling functions of the Fcgr2b plays an important role in B cell tolerance particularly within the germinal center. To analyze the contribution of deficiency of the Fcgr2b in B cells in several aspects of the SLE-like disease we crossed Dnase1l3- deficient mice with Mb1-cre mice carrying a floxed Fcgr2b allele. Dnase1l3-deficient mice with a complete Fcgr2b deficiency were compared with mice with a B cell specific Fcgr2b deficiency. B cell populations were analyzed by flow cytometry and autoantibody production was measured by ELISA. Double-deficient Dnase1l3/Fcgr2b mice show strongly elevated anti-DNA antibody titers, elevated germinal center (GC) B cell numbers, strong activation of T follicular helper (TFH) cells and considerable expansions of plasmablasts in the spleen already at 3 months of age. At the same time point of analysis B cell specific Fcgr2b deficiency resulted in no difference as compared to Dnase1l3 single knockout mice, i.e., only slightly elevated anti-dsDNA titers with no significant expansion of GC B cells, plasmablasts or TFH cells. Elevated anti-dsDNA antibody titers, elevated GC B cell numbers, strong activation of T cells and expansions of plasmablasts progressed even further at six and nine months of age in mice with complete Fcgr2b deficiency. B cell specific Fcgr2b deficiency resulted in B cell and TFH phenotypes at six months of age. Our data clearly establish a protective role of the Fcgr2b function for early exaggerated anti-DNA production as well as deregulation of GCs, plasmablast expansion and T cell hyperactivation outside of the B cell compartment since an isolated B cell specific Fcgr2b deficiency does not lead to strong symptoms until much later. Afterwards we generated Fcgr2b specific KO mice for other cell groups i.e., dendritic cells (DCs) and follicular dendritic cells (FDCs). Overall, we could show that while the lack of Fcgr2b expression on B cells by itself does not determine the early onset of SLE-like disease in mice, B cells could be very well the main initiators of disease since the lack of Fcgr2b on other cell groups have led to even less manifestations of SLE in mice. Furthermore, we were also able to track and analyze autoreactive B cells in single RNA sequencing data.
description: Das Hauptmerkmal des systemischen Lupus erythematodes (SLE) ist die Produktion von Autoantikörpern gegen doppelsträngige DNA. Diese B-Zell-vermittelte Autoimmunerkrankung ist mit mehreren genetischen Risikofaktoren verbunden, z.B. wurden Null-Allel-Mutationen in den Genen von Dnase1l3 (Dnase1like3)- und Fcgr2b (Fc gamma Rezeptor 2b)- mit dem Auftreten von autoreaktiven B-Zellen und antidsDNA-Antikörpern bei SLE-Patienten und genetischen Mausmodellen in Verbindung gebracht. Wir haben vor kurzem gezeigt, dass Dnase1l3- und Fcgr2b-doppeldefiziente-Mäuse sehr frühe und massiv anti-dsDNA-Autoantikörpern produzieren. Während Dnase1l3 ausschließlich im myeloiden Kompartiment exprimiert wird, wird der inhibitorische Fcgr2b auch in B-Zellen stark exprimiert, und es wurde vermutet, dass die negativen Signalfunktionen des Fcgr2b eine wichtige Rolle bei der B-ZellToleranz spielt, insbesondere im Keimzentrum. Um die Auswirkung einer Fcgr2bDefizienz in B-Zellen im Rahmen einer SLE-ähnlichen Erkrankung zu analysieren, kreuzten wir Dnase1l3-defiziente Mäuse mit Mb1-cre-Mäusen, die ein loxP flankiertes Fcgr2b-Allel trugen. Daraufhin wurden Dnase1l3-defiziente Mäuse mit einer vollständigen Fcgr2b-Defizienz mit Mäusen mit einer B-Zell-spezifischen Fcgr2bDefizienz verglichen. Verschiedene B-Zell Populationen wurden mittels Durchflusszytometrie analysiert und die Autoantikörperproduktion wurde mittels ELISA gemessen. Doppelt-defiziente Dnase1l3/Fcgr2b-Mäuse zeigen bereits im Alter von drei Monaten stark erhöhte anti-dsDNA-Antikörpertiter, erhöhte Keimzentrum (GC)-BZellzahlen, eine starke Aktivierung von T follikulären Helfer (TFH)-Zellen und beträchtliche Expansionen von Plasmablasten in der Milz. Zum gleichen Analysezeitpunkt führte die B-Zell-spezifische Fcgr2b-Defizienz zu keinem Unterschied im Vergleich zu DNase1l3-einzel-defiziente-Mäusen, d.h. nur leicht erhöhten anti-dsDNA-Titer ohne signifikante Expansion von GC-B-Zellen, Plasmablasten oder TFH-Zellen konnten festgestellt werden. Erhöhte anti-dsDNAAntikörpertiter, erhöhte GC-B-Zellzahlen, starke Aktivierung von TFH-Zellen und Expansion von Plasmablasten schritten sogar noch weiter im Alter zwischen sechs und neun Monaten bei Mäusen mit vollständiger Fcgr2b-Defizienz fort. B-Zellspezifische Fcgr2b-Defizienz führte zu B-Zell- und TFH-Phänotypen im Alter von sechs Monaten. Unsere Daten belegen eindeutig eine schützende Rolle von Fcgr2b, die eine frühe massive anti-dsDNA-Produktion, eine Deregulierung der GCs, eine Expansion der Plasmablasten und eine T-Zell Hyperaktivierung außerhalb des BZellkompartiments verhindert, da eine isolierter B-Zell-spezifische Fcgr2b-Defizienz führt erst viel später zu starken Symptomen. Anschließend generierten wir Fcgr2bspezifisches KO-Mäuse für andere Zellgruppen genau genommen für dendritische Zellen (DCs) und für follikuläre dendritische Zellen (FDCs). Insgesamt konnten wir zeigen, dass, obwohl das Fehlen der Fcgr2b-Expression auf B-Zellen allein nicht zu einem frühen Beginn einer SLE-ähnlichen Erkrankung bei Mäusen führt, B-Zellen durchaus die Hauptauslöser der Erkrankung sein könnten, da das Fehlen von Fcgr2b auf anderen Zell-Gruppen zu noch weniger Manifestationen von SLE bei Mäusen geführt hat. Darüber hinaus konnten wir auch autoreaktive B-Zellen in Einzelzell-RNASequenzierungsdaten finden und analysieren.