Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Reeds gedurende verscheidene jaren wordt in ons laboratorium onderzoek verricht naar de rol van interferon-g (IFN-g) in collageen-geïnduceerde artritis (CIA), een goed gekarakteriseerd diermodel voor reumatoïde artritis bij de mens. Muizen die geen functionele receptor hebben voor IFN-g (IFN-gR KO) zijn gevoeliger voor CIA dan wild-type muizen: ze ontwikkelen de ziekte vroeger en in een ergere vorm. CD4+CD25+ regulatorische T (Treg) cellen spelen een belangrijke rol in verschillende autoimmuunziekten. Daarnaast gaat de ergere vorm van arthritis in IFN-gR KO muizen gepaard met een proportionele verhoging van neutrofiele granulocyten in de gewrichten. In deze thesis onderzochten we daarom de mogelijkheden dat IFN-g zijn protectief effect in CIA uitoefent door stimulatie van de Treg cellen of door inhibitie van chemokinen specifiek voor neutrofiele granulocyten. Door wild-type muizen deficient te maken in Treg cellen en door een transfer van Treg cellen in wild-type muizen toonden we het belang aan van Treg cellen in de pathogenese van CIA. Wild-type muizen die behandeld werden met depleterende anti-CD25 antistoffen ontwikkelden een significant ergere vorm van artritis, vergelijkbaar met het ziekteverloop van IFN-gR KO muizen. Daarom werd de hypothese voorop gesteld dat de hogere gevoeligheid van IFN-gR KO muizen voor CIA te wijten is aan een defect in de aanmaak of functie van Treg cellen. Nadat we aangetoond hadden dat in de afwezigheid van een functionele IFN-g receptor het aantal CD4+CD25+ cellen in de thymus en lymfoïde organen, alsook hun capaciteit om de effector T (Teff) celproliferatie te onderdrukken ongewijzigd blijven, onderzochten we het effect van immunisatie op het aantal en de functie van Treg cellen. Na immunisatie met collageen type II (CII) en complete Freund’s adjuvant (CFA) was de in vitro suppressieve capaciteit van Treg cellen significant lager dan die van naïeve muizen. Bovendien waren CD25+ cellen van geïmmuniseerde IFN-gR KO muizen significant minder suppressief dan die van geïmmuniseerde wild-type muizen. Overeenkomstig was de expressie van Foxp3, een specifieke merker voor Treg cellen, lager in CD4+CD25+ cellen van geïmmuniseerde IFN-gR KO muizen. We vulden deze studie aan door te tonen dat endogeen IFN-g voor de hogere suppressieve activiteit in geïmmuniseerde wild-type t.o.v. IFN-gR KO muizen zowel inwerkt op Treg cellen als op de accessorische cellen. Onze resultaten tonen aan dat de daling in suppressieve activiteit in CIA tegengewerkt wordt door IFN-g. Vermits een transfer van Treg cellen de symptomen van artritis significant verbetert zonder een effect op de humorale respons, onderzochten we het effect van Treg cellen op osteoclastogenese, een belangrijk pathogeen proces in CIA. We stelden vast dat de osteoclastdifferentiatie in de aanwezigheid van Treg cellen significant onderdrukt is. De inhibitie van de osteoclastogenese ging gepaard met verhoogde concentraties van cytokinen die de osteoclastogenese onderdrukken, waaronder granulocyte macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF), IL-5 en IL-10. Deze gegevens geven een verklaring voor het positieve effect van Treg cellen in CIA en suggereren dat Treg cellen kunnen gebruikt worden als therapie in RA. In een volgende denkpiste werd het onderliggende mechanisme voor de verhoogde proportie neutrofiele granulocyten in de inflammatoire infiltraten in gewrichten van IFN-gR KO muizen onderzocht. Neutrofiele granulocyten zijn belangrijk in de pathogenese van CIA, bijvoorbeeld door hun capaciteit om kraakbeen af te breken. We stelden significant verhoogde concentraties vast van myeloperoxidase en matrix metalloproteinase-9 in de synovia van artritische IFN-gR KO muzien t.o.v wild-type muizen, waardoor we de verhoogde infiltratie van neutrofiele granulocyten in de gewrichten van IFN-gR KO muizen konden kwantificeren. De verhoogde proportie van neutrofiele granulocyten in de synovia van artritische IFN-gR KO muizen kon verklaard worden door een significant verhoogde expressie van het CXC chemokine granulocyt-chemotactisch-proteine-2 (GCP-2), een belangrijk neutrofielaantrekkend chemokine in muizen, dat algemeen beschouwd wordt als het functionele equivalent van IL-8 in mensen. Vervolgens konden we aantonen dat hitte gedode mycobacteriën, aanwezig in het CFA, de productie van GCP-2 induceren in muis embryo fibroblast (MEF) culturen, en dat deze productie wordt geïnhibeerd door IFN-g. De inhibitie van de GCP-2 productie door IFN-g was signal transducer and activator of transcription-1 (STAT-1)-afhankelijk. Daarnaast werd vastgesteld dat IL-17, waarvan geweten is dat het belangrijk is in de pathogenese van CIA, GCP-2 induceert in synergie met mycobacteriën. Opnieuw kon IFN-g deze GCP-2 productie inhiberen. IFN-gR KO muizen die behandeld werden met neutralizerende anti-GCP-2 antistoffen waren volledig beschermd tegen de ontwikkeling van CIA, wat het belang van GCP-2 in de pathogenese van CIA aantoont. Deze resultaten ondersteunen de hypothese dat endogeen IFN-g CIA kan onderdrukken door de inhibitie van de productie van GCP-2 en de daarmee samenhangende mobilisatie en infiltratie van neutrofiele granulocyten, die belangrijk zijn in de gewrichtsontsteking. Samenvattend kunnen we besluiten dat IFN-g zijn protectief effect in CIA deels uitoefent door de daling in de activiteit van Treg cellen als gevolg van de immunisatie met CII in CFA te onderdrukken. Het beschermend effect van Treg cellen in CIA kan verklaard worden door de inhibitie van de osteoclastogenese. Bovendien beperkt IFN-g de infiltratie van neutrofiele granulocyten in de ontstekingshaard door de productie van GCP-2 te onderdrukken. Onze resultaten bieden mogelijks een verklaring voor het protectieve effect van IFN-g in andere autoimmuunmodellen die gebruik maken van CFA. Over a period of several years, work in our laboratory has addressed the role of interferon-g (IFN-g) in collagen-induced arthritis (CIA), a well-characterized experimental model for rheumatoid arthritis (RA) in humans. Mice lacking a functional IFN-g receptor (IFN-gR KO) were found to be more susceptible to CIA than wild-type mice: disease onset is accelerated and arthritic symptoms are more severe. CD4+CD25+ regulatory T (Treg) cells have proven to be important in the control of various autoimmune diseases. In addition, aggrevated disease in IFN-gR KO mice is associated with a high proportion of neutrophils in the joints. In this thesis we therefore investigated the possibilities that IFN-g exerts its protective effect in CIA through stimulation of Treg cells or through inhibition of neutrophil-specific chemokines. By rendering wild-type mice deficient in Treg cells and by a single transfer of Treg cells in wild-type mice, we demonstrated the importance of Treg cells in the pathogenesis of CIA. Wild-type mice treated with depleting anti-CD25 antibodies developed a significantly more severe arthritis, comparable to the disease course in IFN-gR KO mice. Thus, we proposed that the higher susceptibility of IFN-gR KO mice to CIA might be ascribed to defects in the production or function of these Treg cells. Having demonstrated that IFN-g receptor deficiency did not affect the number of CD4+CD25+ cells in the central and peripheral lymphoid tissues, nor their potential to suppress effector T (Teff) cell proliferation in vitro, we examined the effect of immunization on Treg cell numbers and function. After immunization with collagen type II (CII) in complete Freund’s adjuvant (CFA), the capacity of Treg cells to suppress TCR-triggered proliferation of Teff cells was significantly lower as compared to that of naive Treg cells. In addition, suppressive activity of Treg cells became significantly more impaired in the absence of IFN-g signaling. Accordingly, expression of Foxp3, a highly specific marker for Treg cells, was lower in Treg cells obtained from immunized IFN-gR KO mice. We completed this part of the study by showing that the effect of endogenous IFN-g, which accounts for the more suppressive activity in immunized wild-type as compared to IFN-gR KO mice, concerns both Treg cells and accessory cells. Together, these data demonstrate that the decrease in Treg cell activity in CIA is counter-regulated by endogenous IFN-g. Since a single transfer of Treg cells significantly improved clinical symptoms of arthritis without affecting humoral responses, we investigated whether the effects of Treg cells in CIA may rely on the inhibition of osteoclastogenesis, a major pathogenic process in CIA. Osteoclast differentiation was found to be significantly decreased in the presence of Treg cells. Inhibition of osteoclastogenesis was accompanied by increased expression levels of cytokines inhibiting osteoclastogenesis, including granulocyte macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF), IL-5 and IL-10. These data provide an explanation for the beneficial effect of Treg cells in CIA and suggest that Treg cells may be used for the treatment of RA. In a subsequent part of our work we investigated the mechanism underlying the excessive proportion of neutrophils in the inflammatory lesions of IFN-gR KO mice. Neutrophils are considered important in the pathogenesis of CIA, for example by their ability to destroy cartilage. We documented significantly increased levels of myeloperoxidase and matrix metalloproteinase-9 in synovia of arthritic IFN-gR KO mice as compared to wild-type counterparts, thereby quantificating the higher infiltration of neutrophils in the joints of IFN-gR KO mice. The excessive proportion of neutrophils in synovia of arthritic IFN-gR KO mice could be explained by significantly increased levels of the CXC chemokine granulocyte chemotactic protein-2 (GCP-2), a major neutrophil-attracting chemokine in mice that is considered to be the functional equivalent of IL-8 in humans. We further demonstrated that heat-killed mycobacteria present in CFA elicit production of GCP-2 in mouse embryo fibroblast (MEF) cultures, and that this production is inhibited by IFN-g. Inhibition of GCP-2 production by IFN-g was found to be signal transducer and activator of transcription-1 (STAT-1) dependent. In addition we found that IL-17, known to be important in the pathogenesis of arthritis, synergizes with mycobacteria for the production of GCP-2. Again, IFN-g was found to inhibit this production of GCP-2. IFN-gR KO mice treated with neutralizing anti-GCP-2 antibodies were completely protected from CIA, indicating the in vivo importance of GCP-2 in the pathogenesis of CIA. These data support the notion that one of the mechanisms whereby endogenous IFN-g mitigates the manifestations of CIA consists in inhibiting production of GCP-2, thereby limiting mobilisation and infiltration of neutrophils, which are important actors in joint inflammation. To summarize our investigations, we can state that IFN-g exerts its protective effect in CIA in part by inhibition of the decrease in Treg cell activity elicited by immunization with CII in CFA. The protective effect of Treg cells in CIA could be explained by inhibition of osteoclastogenesis. In addition, IFN-g was found to limit the infiltration of neutrophils at the site of inflammation through downregulation of the production of GCP-2. Our data may provide an explanation for the protective effect of IFN-g in other autoimmune models that rely on the use of CFA. Reeds gedurende verscheidene jaren wordt in het laboratorium van Immunobiologie (Rega Instituut) onderzoek verricht naar de rol van interferon-g (IFN-g) in collageen-geïnduceerde artritis (CIA), een diermodel voor reumatoïde artritis bij de mens. Bij beide vormen van deze autoimmune artritis speelt beenafbraak in het gewricht door osteoclasten een belangrijke rol. Muizen die geen functionele receptor hebben voor IFN-g (IFN-gR KO) zijn gevoeliger voor CIA dan wild-type muizen: ze ontwikkelen de ziekte vroeger en in een ergere vorm. CD4+CD25+ regulatorische T (Treg) cellen spelen een belangrijke rol in het onderdrukken van autoimmuunziekten. De ergere vorm van artritis in IFN-gR KO muizen gaat gepaard met een verhoogde infiltratie van neutrofiele granulocyten in de gewrichten. De moleculen die instaan voor de regulatie van celmigratie worden chemokinen genoemd. In deze thesis onderzochten we of IFN-g beschermend werkt in CIA door stimulatie van Treg cellen of door de inhibitie van chemokinen specifiek voor neutrofiele granulocyten. Uit onze resultaten kunnen we besluiten dat IFN-g noodzakelijk is voor een goede werking van Treg cellen om CIA te onderdrukken. Bovendien konden we aantonen dat Treg cellen de ontwikkeling van CIA onderdrukken door de inhibitie van de vorming van osteoclasten. Een ander aspect van de beschermende werking van IFN-g in CIA is aan het licht gekomen, met name de inhibitie van de infiltratie van neutrofielen in de gewrichten. Deze inhibitie door IFN-g is te wijten aan een onderdrukking van de productie van granulocyt chemotactisch proteïne-2, een chemokine dat voornamelijk neutrofiele granulocyten aantrekt. Onze resultaten bieden mogelijks een verklaring voor het beschermend effect van IFN-g in andere autoimmuunziekten en bieden nieuwe perspectieven van de behandeling van reumatoïde artritis. Over a period of several years, work in the laboratory of Immunobiology has addressed the role of interferon-g (IFN-g) in collagen-induced arthritis (CIA), an experimental model for rheumatoid arthritis (RA) in humans. A major pathogenic process in RA and similarly in CIA is bone destruction in the joints caused by osteoclasts. Mice lacking a functional IFN-g receptor (IFN-gR KO) were found to be more susceptible to CIA than wild-type mice: disease onset is accelerated and disease symptoms are more severe. CD4+CD25+ regulatory T (Treg) cells have proven to be important in the control of various autoimmune diseases. Aggravated disease in IFN-gR KO mice is associated with a high proportion of neutrophils in the joints. In this thesis we therefore investigated the possibilities that IFN-g exerts its protective effect in CIA through stimulation of Treg cells or through inhibition of neutrophil-specific chemokines. From our results we can conclude that IFN-g is required for Treg cells to suppress CIA. In addition we demonstrated that Treg cells inhibit osteoclast differentiation, providing an explanation for their protective effect in CIA. Moreover, IFN-g was found to limit the infiltration of neutrophils at the site of inflammation through downregulation of the production of granulocyte chemotactic protein-2, a neutrophil-specific chemokine. Our data may provide an explanation for the protective effect of IFN-g in other autoimmune models and offer new perspectives for the treatment of RA.