Generation of an autoimmune model of THSD7A-associated membranous nephropathy in BALB/c mice

Abstract

Membranous nephropathy is an antibody-mediated renal autoimmune disease. In most patients, the antibodies are directed against renal structural proteins such as PLA2R and THSD7A. The aim of this dissertation was to develop an active mouse model for membranous nephropathy in order to enable more detailed research into the pathogenesis and the development and testing of new therapeutic approaches in the future. To this end, male Balb/c mice were immunized with different fragment sizes of murine THSD7A (mTHSD7A), monitored for the development of proteinuria, autoantibody titer and nephrotic syndrome, and their kidneys examined for histological and electron microscopic signs of membranous nephropathy. As only a very small amount of mTHSD7A could be produced with the initial protocol, various options for optimizing the protocol were tested and a method for concentrating the protein was developed. This resulted in a significantly higher yield of mTHSD7A. Immunization of the mice with the complete protein showed promising initial results. Histological and electron microscopy revealed the typical picture of membranous nephropathy in these animals, as well as serological positive autoantibody detection in all animals. However, proteinuria was only transient and not detectable in all animals. In another approach, after immunization with four smaller fragments of mTHSD7A, the mice reliably developed proteinuria and mTHSD7A-specific autoantibodies, as well as the full histological and immunohistochemical picture of membranous nephropathy. In some cases, these animals also showed signs of nephrotic syndrome. The development of an active mouse model by immunization with mTHSD7A has thus proved successful.

Die membranöse Glomerulonephritis ist eine Antikörper vermittelte renale Autoimmunerkrankung. In den meisten Patienten richten sich die Antikörper gegen renale Strukturproteine, wie PLA2R und THSD7A. Ziel dieser Dissertation war es, ein aktives Mausmodel für die membranöse Glomerulonephritis zu entwickeln, um in Zukunft die genauere Erforschung der Pathogenese, sowie die Entwicklung und Erprobung neuer Therapieansätze zu ermöglichen. Dafür wurden männliche Balb/c Mäuse mit verschiedenen Fragmentgrößen von murinem THSD7A (mTHSD7A) immunisiert, in Bezug auf die Entstehung einer Proteinurie, eines Autoantikörpertiters und der Entwicklung eines nephrotischen Syndroms überwacht und ihre Nieren auf histologische und elektronenmikroskopische Anzeichen einer membranösen Glomerulonephritis untersucht. Da mit dem initialen Protokoll nur eine sehr geringe Menge an mTHSD7A produziert werden konnte, wurden verschiedene Möglichkeiten einer Protokolloptimierung getestet und eine Methode zur Aufkonzentrierung des Proteins entwickelt. Dies resultierte in einer deutlich höheren Ausbeute an mTHSD7A. Die Immunisierung der Mäuse mit dem kompletten Protein zeigte dabei erste vielversprechende Ergebnisse. Histologisch und elektronenmikroskopisch zeigte sich in diesen Tieren das typische Bild einer membranösen Glomerulonephritis sowie serologisch ein positiver Autoantikörpernachweis in allen Tieren. Eine Proteinurie war aber nur transient und nicht in allen Tieren nachweisbar. In einem weiteren Ansatz entwickelten die Mäuse nach der Immunisierung mit vier kleineren Fragmenten von mTHSD7A zuverlässig eine Proteinurie und mTHSD7A-spezifische Autoantikörper, sowie das histologische und immunhistochemische Vollbild einer membranösen Glomerulonephritis. In einigen Fällen zeigten diese Tiere zudem Anzeichen eines nephrotischen Syndroms. Die Entwicklung eines aktiven Mausmodels durch Immunisierung mit mTHSD7A hat sich somit als erfolgreich erwiesen.