Proefschrift Universiteit Maastricht. / Met bibliogr., lit. opg. - Met samenvatting in het Nederlands.

Proefschrift Universiteit Maastricht. / Met bibliogr., lit. opg. - Met samenvatting in het Nederlands.

published_or_final_version / abstract / Medicine / Master / Doctor of Medicine

No description available.

No description available.

La myasthénie (Myasthenia Gravis) est une maladie neuromusculaire impliquant des auto-anticorps dirigés majoritairement contre le récepteur à l’acétylcholine (RACh) et entrainant une fatigabilité musculaire. Ces auto-anticorps pathogènes sont produits principalement par le thymus qui présente une hyperplasie caractérisée par le développement de centres germinatifs ectopiques. De récentes études ont démontré la surexpression de chimiokines dans le thymus des patients et la présence anormale de vaisseaux sanguins de type HEV (cellules endothéliales à paroi haute). L’objectif de ma thèse a été de mieux comprendre les mécanismes physio-pathologiques conduisant à l’hyperplasie thymique en étudiant le rôle des chimiokines dans la myasthénie.Nous avons tout d’abord démontré que le nombre de HEV thymiques est proportionnel au degré d’hyperplasie suggérant leur implication directe dans le recrutement des cellules périphériques. En analysant les chimiokines exprimées sur ces HEV, nous observons l’expression sélective de SDF-1/CXCL12. En parallèle, la présence de lymphocytes B, de cellules dendritiques myéloïdes ou plasmacytoïdes et de monocytes/macrophages exprimant le récepteur au SDF-1, CXCR4, a été observée au niveau des HEV. En périphérie, nous montrons une diminution de l’expression de CXCR4 ainsi que du nombre de mDC et de monocytes dans le sang des patients suggérant le recrutement de ces cellules dans le thymus.Le thymus des patients myasthéniques est aussi caractérisé par une surexpression de la chimiokine CXCL13 par les cellules épithéliales thymiques. Pour mieux comprendre les mécanismes conduisant à l’hyperplasie thymique, nous avons développé un modèle de souris transgéniques avec surexpression thymique de CXCL13. Dans le thymus de ces souris, nous observons une surexpression de CXCL13 et une augmentation de nombre de lymphocytes B, notamment pour les souris jeunes. Nous étudions maintenant si l’immunisation de ces souris avec du RACh purifié induit une myasthénie expérimentale associée à une hyperplasie thymique ; un nouveau modèle animal de la maladie qui se rapprocherait mieux de la pathologie humaine.Dans la myasthénie, le thymus est aussi caractérisé par une signature inflammatoire, avec notamment une surexpression d’interféron de type I (IFN-I). Nous démontrons que le Poly(I:C), une molécule mimant les effets des ARN double-brin, induit spécifiquement la surexpression du RACh-α par les cellules épithéliales thymiques humaines via la libération d’IFN-I. L’IFN-I entraine aussi la surexpression des chimiokines CXCL13 et CCL21 comme dans le thymus des patients myasthéniques. Chez des souris C57Bl6, mais pas chez des souris KO pour le récepteur à l’IFN-I, des injections de Poly(I:C) entrainent des modifications thymiques avec une surexpression spécifique de RACh-α, d’IFN-I et de chimiokines. En périphérie, ces injections entrainent l’apparition dans le sérum d’anticorps contre le RACh-α spécifiques de la myasthénie.L’ensemble de ces résultats suggère que dans le thymus des patients myasthéniques, le développement anormal de HEV exprimant du SDF-1 et la surexpression de CXCL13 joueraient un rôle central dans le recrutement de cellules périphériques. Ces cellules, une fois dans l’environnement inflammatoire caractéristique du thymus myasthénique, pourraient alors développer une réaction auto-immune contre le RACh. De nouvelles molécules thérapeutiques contrôlant l’expression de ces chimiokines ou l’angiogenèse pourraient diminuer le développement de l’hyperplasie thymique et éviteraient la thymectomie ou l’utilisation des glucocorticoïdes par les patients atteints de myasthénie. / Autoimmune myasthenia gravis (MG) is a muscular disease mediated by autoantibodies, mainly directed against the acetylcholine receptor (AChR). The pathogenic antibodies are especially produced in the thymus, which is often characterized by a hyperplasia with germinal centers. Recent studies demonstrated the overexpression of chemokines and the abnormal development of high endothelial venules (HEV) in the MG thymus. The aim of my thesis was to better understand the mechanisms that lead to thymic hyperplasia in MG by analyzing the role of chemokines in peripheral cell recruitment. We demonstrated that the number of HEVs correlated with the degree of hyperplasia suggesting a direct link between HEVs and peripheral cell recruitment. To define its mechanism of action, we examined which chemokines were expressed on thymic HEVs. We uniquely detected SDF-1 and observed that B cells, myeloid dendritic cells (mDCs), plasmacytoid DCs and monocytes/macrophages that expressed the SDF-1 receptor CXCR4 localized inside and around thymic HEV. In parallel we observed a decreased CXCR4 expression and a decreased number of mDCs and also monocytes in the periphery suggesting their recruitment to the MG thymus. As the MG thymus was recently characterized by the overexpression of CXCL13 in thymic epithelial cells (TECs), we investigated its contribution to thymic hyperplasia. We therefore generated a transgenic mouse model overexpressing in medullary TECs CXCL13 under the control of keratin 5. We demonstrated that transgenic K5-CXCL13 mice specifically overexpressed CXCL13 in the thymus, while no other tested chemokines were upregulated. Preliminary results showed that elevated levels of CXCL13 resulted in an increased number of B cells in the thymus of transgenic mice, which localized preferentially in loose aggregates in medullary areas. We are presently investigating if immunization with purified AChR induces experimental MG with thymic hyperplasia in these mice. Myasthenic mice with a hyperplastic thymus could present a new animal model for MG with a phenotype that is closer to the human disease than the current MG model. As the hyperplastic MG thymus displays the hallmarks of a viral signature, we investigated the effect of pathogen-associated molecules on thymic changes associated with MG. We demonstrated that dsRNA signaling induced by Poly(I:C) specifically triggers the overexpression of α-AChR in human TECs through the release of IFN-I. We also observed that IFN-I was able to upregulate CXCL13 and CCL21, similarly to what is observed in the MG thymus. In addition, Poly(I:C) injections in wildtype mice, but not in IFN-I receptor KO mice, specifically increase thymic expression of α-AChR and, in parallel, CXCL13 and CCL21 expression. In periphery, Poly(I:C) even induced an anti-AChR autoimmune response characterized by a significant production of serum anti-AChR antibodies and a specific proliferation of B cells. Overall the results obtained in the course of my PhD showed that the abnormal development of SDF-1-expressing HEVs and the CXCL13 overexpression play a central role in the recruitment of peripheral cells to the MG thymus. Once these cells have arrived in the inflammatory environment, which is characteristic for MG, they could develop an autoimmune reaction against AChR. New therapeutic molecules that control chemokine expression and angiogenic processes could diminish the development of thymic hyperplasia and avoid thymectomy or the use of corticoids.

No description available.

Η μυασθένεια gravis (Myasthenia gravis, MG) είναι μία αυτοάνοση νόσος η οποία επηρεάζει την ομαλή λειτουργία της νευρομυϊκής σύναψης. Το μεγαλύτερο ποσοστό των ασθενών (80-85%) εμφανίζουν αντισώματα έναντι του μυϊκού υποδοχέα της ακετυλοχολίνης (AChR), ενώ 5-7% των ασθενών εμφανίζουν αντισώματα έναντι της ειδικής κινάσης μυϊκής (MuSK). Η MuSK είναι απαραίτητη για την ανάπτυξη της νευρομυϊκής σύναψης αλλά επίσης, εκφράζεται και στην ώριμη νευρομυϊκή σύναψη όπου εμπλέκεται, μέσω της αγρίνης, στην αγκυροβόληση των υποδοχέων της ακετυλοχολίνης στη μεμβράνη. Η MuSK αποτελείται από μια εξωκυτταρική περιοχή (ECD), η οποία περιέχει τρεις περιοχές τύπου–ανοσοσφαιρίνης (Ig-like) και μια περιοχή πλούσια σε κυστεΐνες (Fz), μια διαμεμβρανική και μία κυτταροπλασματική περιοχή η οποία περιέχει την καταλυτική περιοχή της κινάσης. Οι θεραπευτικές προσεγγίσεις για τη μυασθένεια είναι μη ειδικές και περιλαμβάνουν τη χορήγηση ουσιών που αναστέλλουν τη δράση της ακετυλοχολινεστεράσης, ανοσοκατασταλτικών και ανοσορυθμιστικών φαρμάκων, ενδοφλέβιων ανοσοσφαιρινών καθώς και την πλασμαφαίρεση. Ωστόσο, η ανοσοκαταστολή συχνά συνδέεται με σοβαρές παρενέργειες ενώ κατά τη χορήγηση ενδοφλέβιων ανοσοσφαιρινών, η πιθανότητα μετάγγισης άγνωστων μέχρι στιγμής μολυσματικών παραγόντων δεν μπορεί να αποκλειστεί. Επιπλέον, σε καμία από τις παραπάνω θεραπευτικές προσεγγίσεις δεν στοχεύονται επιλεκτικά τα αντισώματα και ταυτόχρονα συνοδεύονται από υψηλό κόστος εφαρμογής και περιορισμένη διαθεσιμότητα. Μια υποσχόμενη αντιγονοειδική θεραπευτική προσέγγιση για την MuSK μυασθένεια αποτελεί η μέθοδος της ανοσοπροσρόφησης. Η βασική αρχή αυτή της προσέγγισης έγκειται στην ακινητοποίηση της εξωκυτταρικής περιοχής της MuSK ως ανοσοπροσροφητή σε ένα σταθερό υπόστρωμα, κατασκευάζοντας έτσι ανοσοπροσροφητικές στήλες οι οποίες θα αφαιρούν από τον ορό του ασθενούς μόνο τα MuSK αντισώματα. Η παρούσα εργασία, είχε ως στόχο την έκφραση και το χαρακτηρισμό της εξωκυτταρικής περιοχής της MuSK σε διάφορα συστήματα έκφρασης στοχεύοντας στη δημιουργία ενός ανοσοπροσροφητή ο οποίος παράγεται σε μεγάλες ποσότητες αλλά και σε μία διαμόρφωση η οποία είναι ικανή να αναγνωρίζεται από την πλειονότητα των MuSK αντισωμάτων. Με σκοπό τη δημιουργία κατάλληλων ανοσοπροσροφητών εκφράστηκαν δύο διαφορετικές πρωτεΐνες, όπου η μία αποτελείται από ολόκληρο το εξωκυτταρικό τμήμα της MuSK (MuSK-ECDf) ενώ η άλλη είναι μικρότερη αφού υπολείπεται την περιοχή πλούσια σε κυστεΐνες (MuSK-ECDΔFz). Οι προσπάθειες στα συστήματα έκφρασης COS-7, HEK293 και E.coli απέβησαν άκαρπες αφού είτε οι πρωτεΐνες δεν εκφράστηκαν στη σωστή διαμόρφωση ή δεν αποδείχθηκαν κατάλληλοι ανοσοπροσροφητές. Και οι δύο πρωτεΐνες εκφράστηκαν επιτυχώς στο ετερόλογο σύστημα P. pastoris σε διαλυτή μορφή και σε ικανοποιητικά επίπεδα έκφρασης με την MuSK-ECDf πρωτεΐνη να εμφανίζει καλύτερα επίπεδα έκφρασης. Μετά τον καθαρισμό των δύο πρωτεϊνών με χρωματογραφίες συγγένειας και μοριακής διήθησης, οι πρωτεΐνες ακινητοποιήθηκαν σε υπόστρωμα σεφαρόζης και ακολούθησε ο χαρακτηρισμός τους ως ανοσοπροσροφητές. Και οι δύο ανοσοπροσροφητές έχουν τη δυνατότητα να αφαιρούν την πλειονότητα των MuSK αντισωμάτων από τον ορό των MuSK-μυασθενών με τον MuSK-ECDΔFz ανοσοπροσροφητή να εμφανίζει μικρότερη ικανότητα πρόσδεσης αντισωμάτων σε ορισμένους ορούς. Ο χαρακτηρισμός των δύο ανοσοπροσροφητών έδειξε ότι και οι δύο είναι ειδικοί για τα MuSK αντισώματα, μπορούν να αφαιρούν μεγάλες ποσότητες MuSK αντισωμάτων από τον ορό MuSK-μυασθενών, μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν, να αποθηκευτούν για μεγάλο χρονικό διάστημα και επίσης, παραμένουν σταθεροί στο υπόστρωμα σεφαρόζης κατά τη διάρκεια της ανοσοπροσρόφησης. Όι παραπάνω παράμετροι μπορούν να οδηγήσουν σε μία θεραπευτική προσέγγιση με χαμηλό κόστος για τον ασθενή αλλά ιδιαίτερα αποτελεσματική ως προς την αφαίρεση μόνο των παθογόνων MuSK αντισωμάτων. Στη συνέχεια, ακολούθησαν πειράματα χρησιμοποιώντας ζώα εργαστηρίου στα οποία φάνηκε ότι τα πειράματα ανοσοπροσρόφησης με τον MuSK-ECDf ανοσοπροσροφητή δεν εμφανίζουν καμία τοξική επίδραση σε κουνέλια. Επίσης, με πειράματα παθητικής μεταφοράς σε ποντίκια αποδείχθηκε η αποτελεσματικότητα των ανοσοπροσροφητικών στηλών να αφαιρούν τα MuSK αντισώματα από τον ορό των MuSK-μυασθενών όπως επίσης και η παθογονικότητα των απομονωμένων MuSK αντισωμάτων. Όλα τα παραπάνω αποτελέσματα καθιστούν εφικτή την ανάπτυξη μίας νέας θεραπευτικής προσέγγισης για τη MuSK μυασθένεια με χαμηλό κόστος για τον ασθενή και με το πλεονέκτημα της επιλεκτικής αφαίρεσης των MuSK αντισωμάτων από τον ορό. / Myasthenia gravis (MG) is an antibody-mediated autoimmune disease that affects the neuromuscular junction (NMJ). About 85% of MG patients have antibodies against the muscle nicotinic acetylcholine receptor (AChR), while about 5-7% of patients have antibodies against the muscle specific kinase (MuSK). MuSK is important during the development of the NMJ and it is also expressed at the mature NMJ, where it mediates the agrin-induced clustering of AChRs. MuSK is a transmembrane protein which consists of an extracellular region, a transmembrane domain and an intracellular, tyrosine kinase, catalytic domain. The extracellular domain (ECD) consists of three immunoglobulin–like (Ig) domains and a cysteine-rich domain (CRD). Current treatments of MG, such as cholinesterase inhibitors, immunosuppressive agents, intravenous immunoglobulin, thymectomy and plasmapheresis, are non specific, causing several side effects such as the removal of indispensable plasma components observed by plasmapheresis. We aim to develop an antigen-specific therapy in which only MuSK antibodies will be removed from patients’ sera using the immobilized MuSK-ECD as immunoadsorbent. Furthermore, the above treatments are not specific for the removal of the pathogenic antibodies and also, they have high cost and limited availability for the patients. The selective removal of MuSK antibodies from the blood of MuSK-MG patients with an extracorporeal technique similar to plasmapheresis could be a therapeutic option. The method is based on the immobilization of the extracellular domain (ECD) of MuSK as immunoabsorbent in an appropriate substrate for the construction of immunoadsorption columns which remove the MuSK antibodies from the MuSK-MG sera. The purpose of the current project was the expression of the ECD of MuSK in different expression systems in high amounts with appropriate conformation for the recognition of the majority of the MuSK antibodies and their use as immunoabsorbents. For the development of the appropriate immunoabsorbents, two different proteins were expressed; the one consisted of the whole ECD of MuSK (MuSK-ECDf) and the other was smaller because of the lack of the cysteine-rich region (MuSK-ECDΔFz). All efforts for protein expression in COS-7, HEK293 and E. coli were not successful because either the expression proteins were not in appropriate conformation or they worked not efficiently as immunoabsorbents. However, both proteins were expressed successfully in the heterologous system P. pastoris as secreted soluble proteins with satisfactory expression yields and much higher expression yield of MuSK-ECDΔFz than that of MuSK-ECDf. After the protein purification using metal affinity and gel filtration chromatography, the proteins were immobilized on CNBr activated sepharose beads and characterized as immunoabsorbents. Both immunoabsorbents remove effectively the majority of the MuSK antibodies from MG patients’ sera with the MuSK-ECDΔFz immunoadsorbent to show lower binding affinity in some sera. Further, both immunoaborbents are specific for the MuSK antibodies, show high binding capacity, are recyclable, can be stored effectively and are stable during the immunoadsorption. Furthermore, animal experiments showed that the ex-vivo clearance of plasma with the immobilized MuSK-ECDf had no toxic effects in rabbits. Finally, passive transfer experiments in mice showed the effectiveness of the immunoadsorption columns regarding the removal of the MuSK antibodies from patients’ sera and also, the pathogenicity of the removed MuSK antibodies. In conclusion, the above results are expected to lead to a therapeutic approach using the MuSK-ECD as specific immunoadsorbent for the ex vivo clearance of the MuSK-MG plasma and in parallel with a small cost for the patient.

Thesis (M. D.)--University of Hong Kong, 2007. / Also available in print.

Thesis (doctor of medicine)--Universiteit van Amsterdam, 1980. / Text in English with summaries in English and Dutch.