Alteraciones funcionales del timo en el modelo murino NZBWF1 de lupus eritematoso sistémico

Abstract

El lupus eritematoso sistémico (LES) es una enfermedad autoinmune caracterizada por la producción de autoanticuerpos que forman complejos inmunes, los cuales son los responsables de la inflamación y daño tisular. En el LES, los linfocitos B son mediadores claves en el desarrollo de la enfermedad, dado que se diferencian a células plasmáticas secretoras de anticuerpos. Sin embargo, se ha demostrado que los linfocitos T también cumplen un papel importante en esta enfermedad ya que proveen a los linfocitos B de señales para activarse y diferenciarse a células plasmáticas secretoras de anticuerpos. El timo es un órgano linfoide primario dedicado a la generación y maduración de linfocitos T. Antecedentes recientes de la literatura han demostrado que el timo de personas adultas no sólo cumpliría una función en el desarrollo de los linfocitos T, sino que además el timo alojaría linfocitos B e incluso actuaría como nicho de células plasmáticas productoras de anticuerpos anti antígenos virales. Más aún, estudios previos de nuestro laboratorio en el modelo murino de LES NZBWF1, han demostrado que el timo de ratones enfermos de lupus presenta importantes alteraciones en las poblaciones celulares, como cambios en las proporciones de linfocitos T e interesantemente un aumento en la población de linfocitos B en comparación a animales sanos. El conjunto de estos antecedentes nos llevó a estudiar la contribución de los linfocitos T y B presentes en el timo de ratones lúpicos NZBWF1 en el desarrollo de la respuesta humoral autoinmune. 2 Nuestros resultados indican que animales enfermos presentan una involución tímica exacerbada en comparación a animales que no se han enfermado, junto con una pérdida de la estructura normal del timo determinada por las zonas de corteza y médula. Asociado a este fenómeno, observamos alteraciones en las subpoblaciones de timocitos, que son las células en diferenciación que originarán finalmente a los linfocitos T. En ratones enfermos, observamos que los timocitos CD4+ en vías de diferenciación disminuyen y aumentan los linfocitos T CD4+ de memoria y linfocitos T foliculares. Por otro lado, existe un aumento en la frecuencia de linfocitos B en el timo previo al desarrollo de la enfermedad, pero el aumento más significativo de linfocitos B en el timo ocurre una vez que se desarrolla el LES. De manera interesante, los linfocitos B cambian su distribución en el timo de ratones enfermos, formando estructuras similares a un centro germinal. Mas aún, en el timo de ratones enfermos existe un mayor número de linfocitos B que expresan Ki-67 comparado a ratones sanos, indicando que estos linfocitos se encuentran proliferando. Además demostramos que en el timo de animales enfermos hay un aumento de células que secretan anticuerpos de tipo IgG e IgM, entre las cuales una proporción de ellas producía autoanticuerpos IgG contra ADN, un autoantígeno del LES. Dado que los linfocitos T foliculares presentes en el timo del ratón lúpico activan in vitro a los linfocitos B, nuestros resultados sugieren que en el timo de los ratones enfermos existen linfocitos B que se están diferenciando en células plasmáticas productoras de autoanticuerpos. Finalmente, demostramos in vitro que los linfocitos B del timo de ratones lúpicos favorecen la diferenciación de timocitos a linfocitos T foliculares. 3 En conclusión, la acumulación de linfocitos B en el timo de ratones lúpicos participaría en la expansión de linfocitos T foliculares en este órgano, los que a su vez podrían favorecer la diferenciación de linfocitos B a células plasmáticas autorreactivas. Nuestros resultados sugieren que el timo constituye un nicho que promueve la mantención de la respuesta humoral autoinmune en el modelo murino NZBWF1 de lupus.

Systemic lupus erythematosus (SLE) is an autoimmune disease characterized by the production of antibodies that form immune complexes, which induce inflammation and tissue damage. In SLE, B cells are key mediators of the disease development, since they differentiate into antibody-secreting cells. However, it has been demonstrated that T cells also play an important role in this disease, by delivering signals that activate and differentiate B cells into antibody-secreting plasma cells. The thymus is a primary lymphoid organ dedicated to T cell generation and maturation. Recent reports in the literature have shown that the thymus of adult individuals, not only maintains its role in T cell development, but also harbors B cells and even acts as a niche of plasma cells that produce antibodies against viral antigens. Moreover, previous work in our laboratory using the SLE murine model NZBWF1, found that the thymus of lupus-diseased mice have important alterations in its cellular composition, such as changes in T cells proportions and a remarkable increase in B cells compared to healthy mice. This converging evidence led us to study the contribution of T and B cells present in the thymus of diseased NZBWF1 mice during the development of the autoimmune humoral response. Our results indicate that diseased mice show an exacerbated thymic involution compared to animals that have not yet developed the diseased, together with a loss of normal thymic structure composed of cortex and medulla. Associated to this phenomenon, we observed alterations in the thymocyte subpopulations, which are cells 5 undergoing differentiation that give rise to T cells. In diseased mice, we observed that immature CD4+ thymocytes decrease while memory CD4+ T cells and follicular T cells are increased. On the other hand, there is a higher frequency of B cells in the thymus prior to the onset of the disease, but the most significant increase occurs once mice have developed SLE. Interestingly, B cells change their distribution in the thymus of diseased mice, forming germinal center-like structures. Moreover, in the thymus of diseased mice thymus there is a higher number of B cells expressing Ki-67 compared to healthy mice, indicating that B cells are proliferating. Also, we demonstrated that in the thymus of diseased mice there is an increase of cells that secrete IgG and IgM antibodies among which a fraction produced IgG autoantibodies against DNA, an autoantigen of SLE. Follicular T cells present in the lupic mouse thymus were shown to induce B cells activation in vitro, suggesting that the thymus of diseased mice contains B cells that are differentiating in antibody-producing plasma cells. Finally, in vitro we demonstrated that thymic B cells from lupic mice favour the differentiation of follicular T cells from thymocytes. In conclusion, the accumulation of B cells in the thymus of lupic mice could participate in the expansion of follicular helper T cells in this organ, which may in turn promote the activation and differentiation of B cells into autoreactive plasma cells. Our results present novel findings which suggesting that the thymus constitutes a niche that promotes the maintenance of the autoimmune humoral response in the lupus murine model NZBWF1.