The role of B cells in a mouse model of autoimmune hepatitis

Abstract

This study investigated the role of autoantigen-presentation by B cells in the development of autoimmune diseases. To that end, we modified an established mouse model of autoimmune hepatitis (AIH), Alb iGP_Smarta mice in which hepatocytes present a peptide autoantigen that specifically activates Smarta CD4 T cells and drives AIH. The role of B cells was studied in Alb/CD19 iGP_Smarta mice in which autoreactive Smarta T cells can be activated also by autoantigen-presenting B cells in addition to hepatocytes. Moreover, CD19 iGP_Smarta mice were studied to learn whether exclusive antigen-presentation by B cells leads to systemic autoimmunity. Analysis of Alb/CD19 iGP_Smarta mice revealed that antigen-presentation by B cells did not substantially influence the development of hepatocyte-driven AIH. Histological liver inflammation was also not influenced by antigen-presenting B cells. Moreover, antigen presentation by B cells did not influence the presence or frequencies of Smarta T cells in the periphery, including the liver. Furthermore, the peripheral induction of Tregs was not influenced by antigen-presenting B cells. However, antigen presentation by B cells induced a more diverse pattern of autoantibodies, indicating a non-specific activation of B cells as a consequence of T and B cell cooperation. Analysis of CD19 iGP_Smarta mice revealed that autoantigen-presentation exclusively by B cells induced spontaneous sickness and systemic autoimmune disease. Autoreactive Smarta T cells were present in the periphery in high frequencies, whereas Tregs and B cells were present in reduced frequencies. In the lungs, lymphoid aggregates were found that increased in size with age. In the kidney, interstitial nephritis and an increase of cells per glomerulus could be seen. Upon spontaneous sickness manifestation, the mice showed extensive inflammation in all analysed organs, with highly increased T cell numbers, reduced Treg frequencies and even lower B cell number than in young mice. Analysis of the B cell subpopulations revealed a tendency for a higher frequency of plasma cells in diseased mice. In conclusion, antigen-presentation by B cells did not seem to influence spontaneous development of autoimmune hepatitis that was driven by autoantigen-presenting hepatocytes. Yet a different autoantibody pattern was found, indicating B cell activation. Thus, autoantibody-producing B cells may be an epiphenomenon in AIH, but do not seem to drive AIH pathology. However, exclusive antigen-presentation by B cells in cooperation with cognate CD4 T cells can result in systemic autoimmune disease, affecting various organs in a rather non-specific way.

In dieser Arbeit wurde die Rolle der Präsentation von Autoantigenen durch B-Zellen bei der Entstehung von Autoimmunerkrankungen untersucht. Zu diesem Zweck modifizierten wir ein etabliertes Mausmodell der Autoimmunhepatitis (AIH), Alb iGP_Smarta-Mäuse, in denen Hepatozyten ein Peptid-Autoantigen präsentieren, das spezifisch Smarta CD4 T Zellen aktiviert und AIH antreibt. Die Rolle der B-Zellen wurde in Alb /CD19 iGP_Smarta-Mäusen untersucht, in denen autoreaktive Smarta-T-Zellen zusätzlich zu den Hepatozyten auch durch Autoantigen-präsentierende B-Zellen aktiviert werden können. Darüber hinaus wurden CD19 iGP_Smarta-Mäuse untersucht, um zu erfahren, ob die ausschließliche Antigenpräsentation durch B-Zellen zu einer systemischen Autoimmunität führt. Die Analyse der Alb/CD19 iGP_Smarta-Mäuse ergab, dass die Antigenpräsentation durch B-Zellen keinen wesentlichen Einfluss auf die Entwicklung einer durch Hepatozyten getriebenen AIH hat. Auch die histologische Leberentzündung wurde durch Antigen präsentierende B-Zellen nicht beeinflusst. Darüber hinaus hatte die Antigenpräsentation durch B-Zellen keinen Einfluss auf das Vorhandensein oder die Häufigkeit von Smarta T Zellen in der Peripherie, einschließlich der Leber. Des Weiteren wurde die periphere Induktion von regulatorischen T-Zellen nicht durch Antigen-präsentierende B Zellen beeinflusst. Allerdings induzierte die Antigenpräsentation durch B Zellen ein vielfältigeres Muster von Autoantikörpern, was auf eine unspezifische Aktivierung von B Zellen als Folge der Kooperation zwischen T- und B-Zellen hinweist. Die Analyse von CD19 iGP_Smarta-Mäusen ergab, dass die Autoantigen-Präsentation ausschließlich durch B-Zellen das spontane Entstehen einer systemische Autoimmunerkrankung auslöste. Autoreaktive Smarta-T-Zellen bildeten in der Peripherie einen hohen Anteil der Lymphozyten, während der Anteil an regulatorischen Z-Zellen und B-Zellen reduziert war. In der Lunge wurden lymphoide Aggregate gefunden, die mit zunehmendem Alter der Mäuse an Größe zunahmen. In der Niere konnten eine interstitielle Nephritis sowie eine Zunahme der Zellen pro Glomerulus festgestellt werden. Bei Krankheitsmanifestation zeigten die Mäuse eine ausgedehnte Entzündung in allen untersuchten Organen, mit stark erhöhten T-Zellzahlen, reduzierten Anteile an regulatorischen T-Zellen und sogar niedrigeren B-Zellzahlen als bei jungen Mäusen. Die Analyse der B-Zell-Subpopulationen zeigte eine Tendenz zu einem höheren Anteil an Plasmazellen in erkrankten Mäusen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Antigenpräsentation durch B-Zellen keinen Einfluss auf die spontane Entwicklung einer durch Autoantigen-präsentierende Hepatozyten angetrieben Autoimmunhepatitis zu haben schien. Dennoch wurde ein verändertes Autoantikörpermuster gefunden, was auf eine B-Zell-Aktivierung hinweist. Autoantikörper-produzierende B-Zellen können also ein Epiphänomen bei AIH sein, scheinen aber nicht die Pathologie der AIH zu bestimmen. Allerdings kann die Antigenpräsentation ausschließlich durch B-Zellen in Kooperation mit korrespondierenden CD4-T-Zellen zu einer systemischen Autoimmunerkrankung führen, die verschiedenste Organe auf unspezifische Weise betrifft.