title: The role of Butyrophilin subfamily 2 member A2 (Btn2a2) in T cell maturation
title: Die Rolle von Butyrophilin subfamily 2 member A2 (Btn2a2) bei der Reifung von T Zellen
Creators: name: Frech, Michael
Publisher: name: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Year: 0
Subjects: subject: DDC Classification::5 Naturwissenschaften und Mathematik :: 57 Biowissenschaften; Biologie :: 570 Biowissenschaften; Biologie
subject: DDC Classification::6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften :: 61 Medizin und Gesundheit :: 610 Medizin und Gesundheit

description: Butyrophilins (BTNs) and Butyrophilin-like molecules (BTNLs) constitute a family of transmembrane molecules with structural and functional resemblance to the B7 family of molecules. Recently, a co-inhibitory role of Btn2a2 on ab T cell activation has been recognized. In addition, Btn2a2 deficient mice exhibited enhanced effector T cell responses to immunization and exacerbated disease in a CD4+ T cell-dependent experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) model. These effects were attributed to hematopoietic antigen presenting cells (APCs), and Btn2a2 was co-regulated with MHC class II genes. However, the generality of such observations, the exact role of Btn2a2 in T cell activation, as well as the cell type responsible for these effects remain unknown. Therefore, in this study, we aimed to characterize the effects of Btn2a2 in health and disease and delineate its expression pattern. We found that, rather than showing increased susceptibility to induced autoimmune disease in murine models of experimental lupus and arthritis, Btn2a2-/- mice showed spontaneous autoimmunity that occurred with increasing age. This was manifested by the production of autoantibodies against nuclear antigens and severe lymphocytic organ intrusions in lacrimal and salivary glands, which were accompanied by physiological impairments, such as decreased production of lacrimal fluid. In addition, Btn2a2-/- mice mounted enhanced immune responses against intestinal pathogens, resulting in superior clearance. Moreover, we show that under physiological conditions, Btn2a2 expression was mainly restricted to the thymus, and this was not due to hematopoietic APCs but almost exclusively to thymic epithelial cells (TECs). Expression was dependent on RANKL and, at least in medullary TECs (mTECs), was CIITA-mediated, suggesting co-regulation with MHC II genes. Mechanistically, we reveal co-inhibitory properties of Btn2a2 on thymocytes as Btn2a2-Fc interfered with activation-induced apoptosis of DP and SP thymocytes in vitro, while the lack of Btn2a2 resulted in higher TCR signaling and activation of OT-II thymocytes, as shown by elevated CD5 levels, a direct measure of TCR signal strength. Consistently, the peripheral T cell pool of Btn2a2-/- mice was is skewed towards CD5hi cells, and these cells showed increased basal TCR phosphorylation in steady-state. Further, we show that Btn2a2-/- mice display reduced T cell numbers, a state that is associated with lymphopenia-induced proliferation and correlates with autoimmunity in mice and humans. Thus, we conclude that a CD5-skewed, activation-prone T cell repertoire incident to a proliferation-promoting, lymphopenic environment, perhaps in concert with another, yet unknown factor, precipitate in autoimmunity.
description: Butyrophiline (BTNs) und Butyrophilin-ähnliche Moleküle (BTNLs) bilden eine Familie von Transmembranmolekülen mit struktureller und funktioneller Ähnlichkeit mit der B7-Familie von Molekülen. Kürzlich konnte eine inhibitorische Rolle von Btn2a2 auf ab T Zellen in vitro festgestellt werden. Darüber hinaus zeigten Btn2a2-deziente Mäuse verstärkte Effektor-T-Zell-Reaktionen auf Immunisierung und einen verschlimmerten Krankheitsverlauf im Modell der CD4+ T-Zell-abhängigen experimentellen Autoimmun- Enzephalomyelitis (EAE). Diese Effekte wurden hämatopoetischen Antigen-präsentierenden Zellen (APCs) zugeschrieben, und Btn2a2 wurde zusammen mit MHC-Klasse-II-Genen reguliert. Die Allgemeingültigkeit dieser Beobachtungen, die genaue Rolle von Btn2a2 bei der T-Zell-Aktivierung sowie der für diese Effekte verantwortliche Zelltyp sind jedoch nach wie vor unbekannt. In dieser Studie wollten wir daher die Effekte von Btn2a2 in Gesundheit und Krankheit charakterisieren und sein Expressionsmuster untersuchen. Obwohl Btn2a2-/- Mäuse keine erhöhte Anfälligkeit für induzierte Autoimmunkrankheiten in experimentellen Lupus- und Arthritis-Modellen zeigten, konnten wir eine spontane Autoimmunität bei Btn2a2-/- Mäusen feststellen, die mit zunehmendem Alter auftrat. Diese äußerte sich in der Produktion von Autoantikörpern gegen nukleäre Antigene sowie schweren lymphozytären Organintrusionen in Tränen- und Speicheldrüsen, die mit physiologischen Beeinträchtigungen einhergingen, wie beispielsweise einer verminderten Produktion von Tränenflüssigkeit. Darüber hinaus zeigten Btn2a2-/- Mäuse eine verstärkte Immunantwort gegen Darmpathogene, die mit einer verbesserten Clearance einherging. Zudem konnten wir zeigen, dass unter physiologischen Bedingungen Btn2a2-Expression hauptsächlich auf den Thymus begrenzt war, und diese war nicht etwa auf hämatopoietische Antigen-präsentierende Zellen zurückzuführen sondern fast ausschließlich auf Thymusepithelzellen (TECs). Reguliert wurde die Expression durch RANKL und war, zumindest in medullären TECs (mTECs), CIITA-vermittelt, was auf eine Co-Regulation mit MHC II Gene hindeutet. Mechanistisch beobachteten wir co-inhibitorische Eigenschaften von Btn2a2 auf Thymozyten, denn Btn2a2-Fc konnte die aktivierungsinduzierte Apoptose von DP- und SP-Thymozyten in vitro beeinträchten, während das Fehlen von Btn2a2 zu einem höheren TCR-Signal und stärkeren Aktivierung von OT-II-Thymozyten führte, wie durch erhöhte CD5 Levels, einem direkten Maß für die TCR-Signalstärke, gezeigt wird. Im Einklang damit haben wir festgestellt, dass der periphere T-Zell-Pool von Btn2a2-/- Mäusen einen erhöhten Anteil an CD5hi T Zellen aufweist, und diese Zellen zeigten eine erhöhte basale TCR-Phosphorylierung im Steady-State. Außerdem zeigen wir, dass Btn2a2-/- Mäuse eine reduzierte T-Zellzahl aufweisen, ein Zustand, der mit Lymphopenieinduzierter Proliferation einhergeht und mit Autoimmunität bei Mäusen und Menschen korreliert. Aus diesen Beobachtungen schließen wir, dass ein CD5-verschobenes, aktivierungsanfälliges T-Zell-Repertoire in einer proliferationsfördernden, lymphopenischen Umgebung, vielleicht in Verbindung mit einem anderen, noch unbekannten Faktor, Autoimmunität auslöst.