The function of RORγt+Foxp3+ biTregs in glomerulonephritis

Abstract

Glomerulonephritis (GN) represents a group of immune mediated diseases, which frequently causes end stage renal failure, despite broad-immunosuppressive treatment (Stahl and Hoxha, 2016). Previous studies have identified RORγt+ Th17 cells as pro-inflammatory mediators of GN, whereas Foxp3+ Tregs protect the kidney from immune mediated injury (Steinmetz et al., 2011, Kluger et al., 2014). Recently, a novel T cell population has been discovered, defined by the unusual co-activation of RORγt and Foxp3. Since this unconventional T cell population was shown to mediate both, pro- and anti-inflammatory effects in GN, we proposed to call these cells bifunctional (bi)Tregs (Kluger et al., 2016). The underlying dissertation aimed to better characterize the role of biTregs during acute and chronically developing GN. First, we could demonstrate, that RORγt deletion in biTregs ameliorates chronically developing lupus nephritis. Mechanistically, we found that RORγt expression in biTregs supresses Treg activation as well as protective renal and systemic type 2 immunity and results in secretion of pro-inflammatory IL-17. Furthermore, we established a novel transfer model, which for the first time allows to study effects of the absence of biTregs. This approach revealed that biTregs are a stable and independent T cell population which does not develop from Th17 cells nor from cTregs. In addition, using our newly established model, we studied the net effect of endogenous biTregs in disease. Although absence of endogenous biTregs did not influence the survival in transfer colitis, our studies revealed, that endogenous biTregs are net protective in acute GN. Interestingly, absence of endogenous biTregs did not result in amelioration of Th1, Th17 or general Treg responses. Surprisingly, Th2 immunity was also unchanged in the absence of endogenous biTregs, although RORγt-deletion in biTregs caused a hyper Th2 phenotype as described above. The reason for these diverging observations remained elusive and require further studies. Last but not least, transfer of exogenous biTregs resulted in broad immunosuppression including Th1, Th2 and mac-rophage response. Remarkably, Th17 responses were not affected. Taken together, we have here shown, that 1) deletion of RORyt in biTregs results in hyper Th2 responses and protects from lupus nephritis, 2) the net effect of biTregs in GN is protec-tive and 3) biTregs act broadly immunosuppressive but do not regulate Th17 responses.

Glomerulonephritden (GN) stellen eine Gruppe immunvermittelter Erkrankungen dar, die häufig, trotz aggressiver Immunsuppression, ein terminales Nierenversagen verursachen (Stahl and Hoxha, 2016). Es wurde gezeigt, dass RORγt+ Th17-Zellen das Entzündungsgeschehen fördern, während Foxp3+ Tregs protektiv wirken (Steinmetz et al., 2011, Kluger et al., 2014). Kürzlich wurde eine neuartige T-Zellpopulation entdeckt, die durch die ungewöhnliche Co-Aktivierung von RORγt und Foxp3 definiert ist. Da diese unkonventionelle T-Zelle sowohl pro- als auch anti-entzündliche Effekte im Verlauf einer GN vermitteln kann, schlugen wir vor, sie als bifunktionelle (bi)Tregs zu bezeichnen (Kluger et al., 2016). Die vorliegende Promotion zielte darauf ab, die Rolle von biTregs bei akuten und chronischen GNs besser zu verstehen. Wir konnten zeigen, dass die Deletion von RORγt in biTregs den Verlauf der chronischen Lupus nephritis verbessert. Als Mechanismus fanden wir, dass die RORγt-Expression in biTregs die Treg Aktivierung und die protektive Typ 2 Immunität unterdrückt sowie zur Sekretion von pathogenem IL-17 führt. Des Weiteren haben wir ein neuartiges Transfermodell etabliert, mit dem erstmals die resultierenden Effekte einer Abwesenheit von biTregs untersucht werden können. Wir konnten hiermit zeigen, dass biTregs eine stabile und unabhängige Zellpopulation darstellen, die weder aus Th17-Zellen noch aus cTregs entsteht. Ferner konnten wir den Nettoeffekt endogener biTregs bei inflammatorischen Erkrankungen untersuchen. Zwar hatte die Abwesenheit endogener biTregs keinen Einfluss auf das Überleben im Transferkolitis-Modell, allerdings zeigten sich endogene biTregs im Modell der akuten GN stark protektiv. Interessanterweise hatte das Fehlen endogener biTregs keinen Einfluss auf die Balance der Th1, Th17 oder allgemeinen Treg Antwort. Überraschenderweise war auch die Th2 Immunität in Abwesenheit endogener biTregs unverändert, obwohl die RORγt-Deletion in biTregs, wie oben beschrieben, einen Hyper Th2-Phänotyp auslöste. Der Grund für diese divergenten Beobachtungen blieb unklar und erfordert weitere Studien. Interessanterweise führte der Transfer exogener biTregs zur breiten Unterdrückung der pro-inflammatorischen Immunität. Nennenswerterweise blieb jedoch einzig die Th17 Antwort unbeeinflusst. Zusammengefasst zeigt diese Dissertation, dass 1) die Deletion von RORyt in biTregs zu einer Hyper Th2 Antwort führt und vor Lupusnephritis schützt, 2) körpereigene biTregs im Rahmen der akuten GN protektiv sind und 3) biTregs breitgefächerte immunsuppressive Effekte aufweisen, aber nicht die Th17 Antwort regulieren.