Delineation of pathogenic T-cell epitopes in thyroglobulin: experimental procedures of autoimmune thyroditis

Experimental autoimmune thyroiditis (EAT) is a transitory autoimmune disease of thyroid gland. It is induced after the administration of thyroglobulin (Tg) or Tg-peptides in various animal species. Specifically in the mouse, the disease is induced to animals bearing specific MHC haplotypes (sensitive mouse strains) and constitutes the animal model of Hashimoto’s thyroiditis. EAT is generated by the recruitment of specific T-cells that recognize particular Tg epitopes and progressively destroy the structure of the gland. So far, numerous studies have been published supporting the important role of T-cells in the induction and development of EAT in the mouse. However, our knowledge on the pathogenic mechanisms leading to the development of the disease is limited. In order to understand those mechanisms, the interest of scientists was centred towards the mapping of Tg pathogenic T-cell epitopes. Up to date, 15 pathogenic peptides are known in the molecule of Tg. At the beginning of the present study, only six pathogenic peptides were delineated (four originated from the mouse Tg, two from the human Tg and all of them were characterized as non-dominant). This number of pathogenic peptides was very small compared to the enormous size (660 kDa) of the Tg molecule. In order to detect new pathogenic and -if possible- dominant T-epitopes of h-Tg, and to further examine their ability to induce T-cell tolerance, we initiated our studies on hTg peptides which were available in the Immunology laboratory of the Hellenic Pasteur Institute.Hehggggggfdfjkj Previous studies in the laboratory showed that the hTg peptides p2340 (2340-2359), p2472 (2472-2491) and p2652 (2652-2671) bear B-cell epitopes recognized by Tg autoantibodies from patients with thyroid autoimmune diseases. From those three peptides, the peptide p2340 was of particular interest. Specifically, it differs only in four amino-acids (80% identical) when compared to the homologous peptide in mice and contains Ek and HLA-DR3 binding motifs (according to the algorithms described by Altuvia, Leighton and the data bank SYFPEITHY). However, the peptides p2472 and p2652 did not carry Ek binding motifs and therefore can be used as control peptides. ...............................................................................................................................................................Η πειραματική αυτοάνοση θυρεοειδίτιδα (ΕΑΤ) είναι μια παροδική αυτοάνοση πάθηση του θυρεοειδούς, η οποία προκαλείται από τη χορήγηση θυρεοσφαιρίνης (Tg) ή και πεπτιδίων της Tg, σε διάφορα ζωικά είδη. Ειδικότερα στον ποντικό, η νόσος επάγεται σε στελέχη που φέρουν κάποιο συγκεκριμένο απλότυπο του μείζονος συμπλέγματος ιστοσυμβατότητος, ο οποίος τους προσδίδει ευαισθησία στην ανάπτυξη θυρεοειδίτιδας, αποτελεί δε ζωικό μοντέλο για τη θυρεοειδίτιδα Hashimoto στον άνθρωπο. Η πειραματική αυτοάνοση θυρεοειδίτιδα οφείλεται στη στρατολόγηση Τ-κυττάρων ειδικών για ορισμένους επίτοπους της Tg, που διηθούν τον αδένα και προοδευτικά τον καταστρέφουν. Έως σήμερα έχουν δημοσιευθεί πολλές μελέτες που υποστηρίζουν το σημαντικό ρόλο που έχουν τα Τ-κύτταρα στην επαγωγή και εκδήλωση της EAT στο ποντίκι. Ωστόσο πολύ λίγα είναι γνωστά για τους παθογενετικούς μηχανισμούς που οδηγούν στην εμφάνιση της ασθένειας. Προς αυτή την κατεύθυνση, το ενδιαφέρον των επιστημόνων στράφηκε στη χαρτογράφηση των παθογονικών Τ-επιτόπων της Tg. Μέχρι σήμερα έχουν βρεθεί 15 παθογονικά πεπτίδια στο μόριό της. Όταν όμως ξεκίνησε αυτή η μελέτη είχαν ταυτοποιηθεί μόλις έξι παθογονικοί Τ-επίτοποι (τέσσερις προέρχονταν από την Tg του ποντικού και δυο από την ανθρώπινη Tg και όλοι είχαν χαρακτηριστεί σαν μη ανοσοεπικρατείς). Ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρός αν κανείς λάβει υπόψη του το τεράστιο μέγεθος του μορίου. Με στόχο την ανεύρεση νέων παθογονικών Τ-επιτόπων της hTg και μάλιστα -εάν ήταν δυνατόν- ανοσοεπικρατείς, αλλά και την περαιτέρω χρήση τους για επαγωγή Τ-κυτταρικής ανοχής, στηριχτήκαμε καταρχήν σε ορισμένα πεπτίδια της Tg τα οποία διέθετε το εργαστήριο στο Ε.Ι.Π. Προηγούμενες μελέτες του εργαστηρίου, είχαν δείξει ότι τα πεπτίδια p2340 (2340-2359), p2472 (2472-2491) και p2652 (2652-2671) της hTg φέρουν Β-επίτοπους, οι οποίοι αναγνωρίζονται από αυτοαντισώματα στους ορούς ασθενών με αυτοάνοσα νοσήματα του θυρεοειδούς. Από τα τρία αυτά πεπτίδια, το p2340 παρουσίαζε ιδιαίτερο ενδιαφέρον, ειδικότερα: διέφερε μόνο σε τέσσερα αμινοξέα (80% ταυτόσημο) από το ομόλογο πεπτίδιο στον ποντικό, και περιείχε χαρακτηριστικές αλληλουχίες αμινοξέων που αποτελούσαν πιθανά σημεία πρόσδεσης με Ek και HLA-DR3 μόρια του MHC (σύμφωνα με τους αλγόριθμους κατά Altuvia και Leighton και την τράπεζα πληροφοριών SYFPEITHY). Τα πεπτίδια p2472 και p2652 δεν περιείχαν αντίστοιχες αλληλουχίες αμινοξέων και χρησιμοποιήθηκαν ως πεπτίδια-μάρτυρες. .....................................................................................

Pathogenicity of a human thyroglobulin peptide (2340–2359) in mice with high or low genetic susceptibility to thyroiditis

We have previously identified a 20-mer peptide of human thyroglobulin (hTg), p2340 (aa2340–2359), which induced experimental autoimmune thyroiditis (EAT) in AKR/J (H-2k) and HLA-DR3 transgenic mice. In this study, we investigated the thyroiditogenic potential of p2340 in ‘high responder’ CBA/J (H-2k) and SJL/J (H-2s) or ‘low responder’ C57BL/6 (H-2b) and BALB/c (H-2d) mice. Mice were immunized subcutaneously with 100 nmol of p2340 in complete Freund's adjuvant (CFA) and both the proliferative capacity of their lymph node cells in the presence of p2340 or intact Tg and the production of peptide-specific antibodies were investigated. The p2340 peptide was found to contain B-cell and non-dominant T-cell epitope(s) in all strains tested. Moreover, it elicited EAT in CBA/J (2/6, infiltration index (I.I.) 1) and SJL/J (5/5, I.I. 1-3) mice after direct challenge and in BALB/c (4/7, I.I. 1) and C57BL/6 (1/5, I.I. 1) after adoptive transfer of p2340-primed lymph node cells. P2340 is the first Tg peptide found to be pathogenic in low as well as high responder mouse strains and thus will allow us to investigate mechanisms of EAT induction in a genetically resistant host

Induction of murine thyroiditis by a non dominant E(k)-restricted peptide of human thyroglobulin

We have previously shown that the human thyroglobulin (hTg) 20-mer peptide p2340 (aa 2340–2359) contains an epitope recognized by Tg-reactive B cells in patients with Graves' disease. The presence of several E(k)-binding motifs within p2340 prompted us to examine whether this peptide can stimulate a T-cell response and elicit experimental autoimmune thyroiditis (EAT) in AKR/J (H-2(k)) mice. The peptide was found to be immunogenic at the T-cell level since it induced specific proliferative responses as well as interleukin-2 and interferon-γ secretion in secondary cultures of peptide-primed lymph node cells (LNC). The p2340-specific proliferation was blocked almost completely by an E(k)-specific monoclonal antibody (mAb) but was unaffected by a control A(k)-specific mAb. Peptide-primed LNC did not respond to intact hTg and conversely, LNC primed in vivo with hTg did not respond to p2340 in culture, suggesting that p2340 contains non-dominant T-cell epitope(s). Direct subcutanaeous challenge of AKR/J mice (n = 9) with p2340 in adjuvant, elicited mild to moderate EAT (infiltration index of 1–2) and strong p2340-specific immunoglobulin G responses in all mice tested. These data delineate a new thyroiditogenic sequence within the carboxyl terminal region of hTg