Caracterización de la involución del timo inducida por lipopolisacárido (LPS) y su relación con el desarrollo del lupus en el modelo murino BWF1

Abstract

El Lupus Eritematoso Sistémico (LES) es una enfermedad autoinmune multisistémica caracterizada por la pérdida de la tolerancia inmune y la hiperreactividad de linfocitos T y B autorreactivos. El LES genera una falla sistémica, a lo que se agregan las infecciones recurrentes debido al uso de corticosteroides en el tratamiento, causando la hospitalización y mortalidad de los pacientes. Actualmente no existe cura contra esta enfermedad y las causas son desconocidas, sin embargo, se le atribuyen tanto factores genéticos como ambientales que en conjunto contribuirían a la pérdida de la tolerancia inmune y desarrollo de la enfermedad. El timo, es un órgano linfoide primario donde se produce la maduración de los linfocitos T y la generación de tolerancia inmune, previniendo el fenómeno de autoinmunidad. Los resultados de nuestro laboratorio en el modelo murino de lupus BWF1 muestran que, en hembras enfermas, se produce una involución no reversible del timo, caracterizada por la acumulación de linfocitos B (LB), pérdida de linfocitos T doble positivos CD4+CD8+ (LT DP) , pérdida de la celularidad y del peso del timo. Por otra parte, las hembras enfermas presentan otras características asociadas a la enfermedad como esplenomegalia, aplasia medular, producción de autoanticuerpos anti-DNAds y daño renal fatal. Los machos BWF1 no se enferman de lupus a la edad en que las hembras si lo hacen. En este sentido este modelo de lupus es el más parecido a la enfermedad en humanos. Debido a que se ha reportado que las infecciones bacterianas provocan involución tímica y se desconoce el efecto que esto tendría en el desarrollo del LES, el objetivo principal de este seminario de título fue relacionar la involución del timo posterior a un proceso de inflamación producido por lipopolisacárido (LPS) con el desarrollo de la sintomatología del lupus en ratones BWF1 susceptibles de desarrollar la enfermedad. Para esto, hembras y machos de la cepa BWF1 de 2 meses de edad se trataron con una o dos dosis de LPS y se analizó mediante citometría de flujo multiparamétrica las subpoblaciones de linfocitos T dobles positivo y linfocitos B en el timo. Además, se analizaron las subpoblaciones linfocitarias presentes en la médula ósea, ya que este órgano es afectado en el lupus y se determinó mediante ELISA, la producción de autoanticuerpos IgG anti-DNAds. Nuestros resultados muestran que 4 días después del tratamiento con una dosis de LPS los ratones BWF1 presentan una reducción significativa del peso del timo, del número absoluto de leucocitos totales y linfocitos T dobles positivos en el timo, así como esplenomegalia y producción de autoanticuerpos anti-DNAds tanto en hembras como en machos. Treinta días después de la inyección de LPS se revierte completamente este fenómeno. En respuesta a una segunda inyección de LPS, no se observa involución del timo ni a 4 ni 30 días post inyección, pero sí se producen autoanticuerpos, siendo significativamente mayor la producción de autoanticuerpo en hembras que en machos. Estos resultados demuestran que durante una infección bacteriana aguda se induce la involución del timo y producción significativa de autoanticuerpos en las hembras susceptibles de desarrollar lupus comparado a machos de la misma cepa pareados por edad.

Systemic Lupus Erythematosus (SLE) is a multisystemic autoimmune disease characterized by loss of immune tolerance and autoreactive T and B lymphocyte hyperreactivity. SLE patients usually suffer systemic failure and infections due to the recurrent use of corticosteroids, causing a rise in hospitalization and mortality. Currently, this disease has no cure, and its etiology is unknown. However, genetic and environmental factors may contribute to immune tolerance defects and disease development. The thymus is a primary lymphoid organ where T lymphocytes mature, and immune tolerance is established, thus preventing autoimmunity. Our results in the BWF1 murine model of SLE demonstrate that in diseased females, non-reversible involution of the thymus occurs, characterized by the accumulation of B lymphocytes (LB), loss of double positive T lymphocytes CD4+CD8+ (LT DP), loss of cellularity and weight of the thymus. Moreover, diseased females present other features associated with SLE, such as splenomegaly, bone marrow aplasia, production of anti-dsDNA autoantibodies, and fatal renal damage. Interestingly, BWF1 males do not become sick as they age, demonstrating that this model widely resembles the disease in humans. On the other hand, bacterial infections affect the thymus, producing thymic involution. The main objective of this seminar was to correlate the involution of the thymus following an inflammation process produced by lipopolysaccharide (LPS) with the development of lupus symptomatology in BWF1 mice susceptible to developing the disease. For this purpose, 2-month-old female and male BWF1 mice were treated with one or two doses of LPS, and we analyzed by multiparametric flow cytometry the subpopulations of double positive T lymphocytes and B lymphocytes in the thymus. We also examined the lymphocyte subpopulations in the bone marrow, since this organ is affected in lupus, and determined by ELISA the production of IgG anti-DNAds autoantibodies. Our results show that four days after treatment with a dose of LPS BWF1, mice show a significant reduction in thymus weight, in the absolute number of total leukocytes and double positive T lymphocytes in the thymus, as well as splenomegaly and production of anti-dsDNA autoantibodies in both females and males. Thirty days after LPS injection, this phenomenon is completely reversed. In response to a second injection of LPS, no thymus involution is observed at 4- or 30-days post-injection. Still, autoantibodies are produced, with significantly higher autoantibody production in females than males. These results demonstrate that thymus involution and significant autoantibody production are induced in females susceptible to lupus compared to age-matched males of the same strain during acute bacterial infection.