Monoclonal antibodies to human renal basement membranes: Heterogenic and ontogenic changes

Abstract Monoclonal antibodies to human renal basement membranes: Heterogenic and ontogenic changes. Monoclonal antibodies reactive with rensssssal basement membranes have been developed following immunization of mice, subsequent hybridization of spleen cells with the NS1 cell line, and appropriate cloning techniques. The antibody reactivity and specificity of clonal supernatants and ascites fluid were evaluated by indirect epifluorescence-phase contrast microscopy on sections of human kidney and other tissues. This permitted characterization of clones based on the immunohistochemical phenotype of the antibody in binding to anatomically defined basement membranes as well as to site-specific loci or regions within the membrane. Based upon unique immunohistochemical reactivity, nine different antibodies were developed: two reacting with known components of basement membrane by ELISA (MBM4-type IV collagen and MBM20-fibronectin) and seven failing to react with these or other defined antigens (fibronectin, laminin, or types IV and V collagen). Among the latter group, five immunohistochemical phenotypes were identified in mature human kidney: (1) MBM7 and MBM15 reacted with the lamina densa, Bowman's capsule, tubular basement membrane, and vascular walls. (2) MBM10 and MBM14 fixed in a double-linear granular pattern to each side of the tubular basement membrane and Bowman's capsule as well as within the mesangium and in vascular basement membranes but not the glomerular basement membrane (GBM). (3) MBM11 identified sites along the internal aspect of Bowman's capsule and the tubular basement membrane but not within the glomerulus. It also stained type I but not type II skeletal muscle. (4) MBM12 reacted with the full thickness of Bowman's capsule, the mesangium and stalk region, the tubular basement membrane, but not the GBM. (5) MBM21, which had the most restricted binding in tissue, identified an antigen in the tubular basement membrane of the proximal tubules. During nephron formation type IV collagen and fibronectin were redistributed from the undifferentiated mesenchyme to appear with induction within the "S" shaped anlage, in latter stages in the region of the primitive GBM, and in the mature glomerulus in the mesangium and the GBM. This pattern seen in the human kidney is similar to that described in the mouse. Changes in the distribution of antigens identified by other monoclonal antibodies were observed during ontogenesis. Eight monoclonal antibodies recognized antigens in fetal GBM, but only four of these reacted with mature GBM. Certain antibodies (MBM4, MBM10, MBM14, MBM12) had a broad range of reactivity with basement membranes in different tissues, whereas others (MBM7, MBM15, MBM11) demonstrated more limited reactivity; MBM21 was the most restrictive of all reacting only with the proximal tubular basement membrane. Specific basement membranes in different tissues shared the same antigens as evidenced by similar profiles of reactivity with various antibodies. Basement membranes in human kidney are heterogeneous with respect to constituent antigens and undergo changes during ontogenesis. These studies provide the foundation for further studies that will permit mapping and characterization of immunoreactive basement membrane components. Anticorps monoclonaux a les membranes basales renales humains: Modifications des heterogenique et ontogenique. Des anticorps monoclonaux reagissant contre des membranes basales renales ont ete developpes apres immunisation de souris, puis hybridation de cellules speniques avec la lignee cellulaire NS1, et techniques de clonage appropriees. La reactivite et la specificite des anticorps des surnageants de clonage et de liquides d'ascite ont ete evaluees par microscopie a contraste de phase avec epifluorescence indirecte sur des coupes de rein et d'autres tissus humains. Cela a permis la caracterisation de clones fondee sur le phenotype immunohistochimique des anticorps se liant aux membranes definies anatomiquement, et a la specificite de site pour certains lieux ou certaines regions de la membrane. En utilisant uniquement la reactivite immunohistochimique, neuf anticorps differents ont ete developpes: deux reagissant avec des constituants connus de la membrane basale par ELISA (MBM4-collagene de type IV et MBM20-fibronectine) et sept ne reagissant pas avec ces antigenes ou d'autres (fibronectine, laminine, ou collagene de type IV et V). Dans ce dernier groupe, cinq phenotypes immunohistochimiques ont ete identifies dans du rein humain mature: (1) MBM7 et MBM15 reagissaient avec la lamina densa, la capsule de Bowman, la membrane basale tubulaire, et les parois vasculaires. (2) MBMIO et MBM14 se fixaient avec un aspect granulaire en double contour a chaque cote de la membrane basale tubulaire et de la capsule de Bowman, ainsi que dans le mesangium et sur les membranes basales vasculaires, mais non sur la membrane basale glomerulaire (GBM). (3) MBM11a permis l'identification de sites le long de la partie interne de la capsule de Bowman et de la membrane basale tubulaire mais non dans le glomerule. Il colorait egalement le muscle squelettique de type I mais non de type II. (4) MBM12 reagissait avec la totalite de l'epaisseur de la capsule de Bowman, le mesangium et la region des tiges, la membrane basale tubulaire mais non la GBM. (5) MBM21, qui avait la liaison tissulaire la plus reduite permettait la localisation d'un antigene dans la membrane basale tubulaire des tubules proximaux. Pendant la formation nephronique, le collagene de type IV et la fibronectine etaient redistribues a partir du mesenchyme non differencie pour apparaitre lors de l'induction a l'interieur des structures en forme de "S" aux stades plus tardifs dans la region de la GBM primitive, et dans le glomerule mature, dans le mesangium et la GBM. Cet aspect vu dans le rein humain est identique a celui decrit chez la souris. Des modifications dans la distribution d'antigenes identifies par d'autres anticorps monoclonaux ont ete observees pendant l'ontogenese. Huit anticorps monoclonaux ont reconnu des antigenes dans la GBM foetale, mais seulement quatre d'entre eux ont reagi avec des GBM matures. Certains anticorps (MBM4, MBM10, MBM14, MBM12) avaient un large eventail de reactivite avec les membranes basales dans differents tissus, tandis que d'autres (MBM7, MBM15, MBM11) ont demontre une reactivite plus limitee; MBM21 etait le plus restreint de tous, reagissant seulement avec la membrane tubulaire proximale. Des membranes basales specifiques dans differents tissus partageaient les memes antigenes, comme cela ete montre par des profils de reactivites identiques avec des anticorps varies. Les membranes basales du rein humain sont heterogenes en ce qui concerne les antigenes les constituant et subissent des modifications pendant l'ontogenese. Ces etudes constituent la base pour des travaux ulterieurs qui permettront de localiser et de caracteriser definitivement biochimiquement les constituants immuno-reactifs des membranes basales.