Regulation of Th17 responses in glomerulonephritis by RORγt, Treg subpopulations and the cytokine IL-6

Abstract

Rapidly progressive glomerulonephritis (RPGN) is a common cause of end-stage renal disease. End-stage renal disease is linked with high individual and social-economic burden. ANCA-associated vasculitis is one important cause of RPGN. We therefore decided to study three aspects of RPGN. 1) Since Th17 cells are key players in the pathogenesis of ANCA-RPGN, a Th17 directed therapy seemed to be a promising therapeutic option. We engaged three compounds that block the Th17 master transcription factor RORγt at various stages. We studied these compounds in different models of acute glomerulonephritis. However, none of the compounds was able to effectively block Th17 responses and to ameliorate the course of glomerulonephritis. Based on currently available data, further investigation of a RORγt-directed therapy does not seem to be worthy. 2) The inflammatory process of RPGN underlies the influence of cytokines. In this regard we focused on the effects of Interleukin-6 classic signaling on both Th17 cells and regulatory T cells. In conclusion, our data demonstrate that IL-6 has pro-inflammatory effects by inducing Th17 immune responses but also anti-inflammatory effects by expansion of immunosuppressive RORγt+ FoxP3+ biTregs. Hence, IL-6 directed therapies need to be applied carefully in Treg-dependent diseases, as e.g. ANCA-RPGN. 3) In mice and humans, specialized Treg subtypes are thought to exist, which predominantly control their respective pro-inflammatory T helper cell counterpart. Since not much is known about these effector Treg subtypes in human diseases, we developed a novel FACS panel, which allowed us to sub-differentiate the main human T helper cell and Treg subsets. This method was applied to a collective of ANCA-RPGN patients, which showed an expansion of peripheral Th17 cells. Treg17 cells, as the regulatory counterpart of Th17, however, were not diminished or less activated, leaving the reason for the enhanced Th17 responses elusive. Further and more detailed research into Treg mediated regulation of immune responses in humans is therefore warranted.

Die Rapid-progressive Glomerulonephritis (RPGN) ist eine wichtige Ursache der terminalen Niereninsuffizienz. Diese geht mit hoher individueller und sozio-ökonomischer Belastung einher. Eine wichtige Ursache der RPGN ist die ANCA-assoziierte Vaskulitis, welche in dieser Arbeit aus drei Blickwinkeln untersucht wurde. 1) Da Th17 Zellen zu den wichtigsten Faktoren in der Pathogenese der ANCA-RPGN gehören, erschien eine Neutralisierung der Th17-Immunantwort als interessanter Therapieansatz. Drei verschiedene Wirkstoffe, welche den Th17-Schlüssel-Transkriptionsfaktor RORγt auf unterschiedliche Weise blockieren, wurden in Tiermodellen der akuten Glomerulonephritis getestet. Leider konnte keiner der Wirkstoffe das renale Outcome verbessern, sodass eine weitere Unter-suchung RORγt blockierender Therapeutika aktuell nicht sinnvoll erscheint. 2) Der Entzündungsprozess bei der RPGN wird maßgeblich durch Zytokine beeinflusst. Diesbezüglich haben wir uns mit den Auswirkungen des klassischen Interleukin-6 Signalweges auf Th17 und regulatorischen T-Zellen beschäftigt. Unsere Daten zeigten, dass IL-6 pro-inflammatorische Effekte besitzt über eine Induktion der Th17 Antwort, darüber hinaus jedoch auch anti-inflammatorische Effekte über eine Expansion immunsuppressiver RORγt+ FoxP3+ biTregs. Daher sollten gegen IL-6 gerichtete Therapien nur mit Vorsicht angewendet werden. 3) Die unterschiedlichen T-Helfer-Zellreihen werden in der Maus und im Menschen durch spezialisierte Treg Subtypen kontrolliert. Da zurzeit nur wenig über die Rolle dieser Linien-spezifischen Effektor-Tregs bei humanen Erkrankungen bekannt ist, entwickelten wir ein neues FACS Panel, um T-Helfer-Zell sowie Treg Subtypen im menschlichen Blut weiter differenzieren zu können. In der Anwendung dieses Panels auf ein Kollektiv von ANCA-RPGN Patienten konnten wir vermehrt Th17 Zellen nachweisen. Treg17 Zellen, als deren regulatorischer Gegenpart, waren jedoch nicht vermindert oder weniger aktiv. Die Ursache für die verstärkte Th17 Antwort bleibt damit unklar. Weitere und tiefergehende Forschungsarbeit im Bereich der Treg-vermittelten Regulierung humaner Entzündungsprozesse ist daher notwendig.