Mechanisms of IVIG Efficacy in Chronic Inflammatory Demyelinating Polyneuropathy

Background: Chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy (CIDP) is the most common treatable acquired chronic polyneuropathy. Corticosteroids, plasmapheresis and intravenous immunoglobulins (IVIG) have been shown to be effective in randomized controlled clinical trials and IVIG is widely used as a first-line initial and maintenance treatment for CIDP. Studies in animal models of autoimmune diseases indicated that the inhibitory Fc-gamma receptor FcγRIIB, expressed on myeloid cells and B cells, is required for the anti-inflammatory activity of IVIG. Summary: We found that untreated patients with CIDP, compared to demographically matched healthy controls, show lower FcγRIIB expression levels on naïve B cells and fail to upregulate or to maintain upregulation of FcγRIIB as B cells progress from the naive to the memory compartment. Furthermore, FcγRIIB protein expression is upregulated on B cells and monocytes following clinically effective IVIG therapy suggesting that impaired expression of the inhibitory FcγR in CIDP can, at least partially, be restored by IVIG treatment. In B cells, FcγRIIB transduces an inhibitory signal upon colligation with the B cell receptor, thereby preventing B cells with low affinity or self-reactive receptors from entering the germinal center and becoming IgG positive plasma cells. Our data suggest that this late B cell differentiation checkpoint is impaired in CIDP. Modulating FcγRIIB function might be a promising approach to efficiently limit antibody-mediated immunopathology in CID

Untersuchungen zum Mechanismus endogener MHCKlasse- II-restringierter Antigenpräsentation

Die endogene Präsentation von intrazellulären Antigenen auf MHC-Klasse-II-Molekülen ist von zentraler Bedeutung für eine Reihe immunologischer Prozesse. Die diesem Präsentationsweg zugrundeliegenden molekularen Mechanismen sind noch weitgehend unverstanden. Ziel dieser Arbeit war es, einen Beitrag zum Verständnis der molekularen Abläufe zu leisten, die an diesem endogenen MHC-Klasse-II-Präsentationsweg beteiligt sind. Am Beispiel des zytoplasmatischen/nukleären Modellantigens Neomycin-Phosphotransferase (NeoR) und eines Modellantigen-spezifischen, MHC-Klasse-II-restringierten CD4+ T-Zell Klons wurde der endogene Präsentationsweg in nicht-professionellen und professionellen antigenpräsentierenden Zellen untersucht. Eine Beteiligung von Schlüsselkomponenten des MHC-Klasse-I-Präsentationsweges konnte durch die Verwendung chemischer und biologischer Inhibitoren ebenso ausgeschlossen werden, wie eine vorzeitige Beladung von neu-synthetisierten MHC-Klasse-II-Molekülen im endoplasmatischen Retikulum. Dagegen erwies sich die endogene Präsentation des Modellantigens abhängig von endosomaler/lysosomaler Prozessierung. Durch biochemische und zellbiologische Methoden konnte nachgewiesen werden, daß das Antigen als intaktes Protein in Endosomen/Lysosomen gelangt. Eine mögliche Sekretion des Antigens und anschließende Wiederaufnahme in endosomale Kompartimente konnte durch Zellkulturüberstand- Transferexperimente als Transportmechanismus ausgeschlossen werden. Durch Inhibitor-Studien und der Beschreibung der Endosomen als Eintrittsort des Antigens in das endosomale/lysosomale System konnte gezeigt werden, daß ein Signalsequenz-vermittelter Import in Lysosomen durch Hitzeschockproteine nicht als Mechanismus in Frage kommt. Dagegen wies die Expression Autophagie-assoziierter Proteine in den verwendeten Zellinien auf eine mögliche Beteiligung dieses zytoplasmatischen Abbauvorganges an der Präsentation des Antigens hin. Eine Inhibition der Autophagie führte zu einer Stabilisierung und Anreicherung des Proteins im Zytoplasma sowie zu einer verminderten Aufnahme des Antigens in das endosomale/lysosomale Kompartiment. Die verminderte Aufnahme korrelierte mit einer starken Abnahme der MHC-Klasse-II-restringierten Präsentation des Antigens. Diese Ergebnisse identifizieren Autophagie am Beispiel des Modellantigens NeoR als den verantwortlichen molekularen Mechanismus für die endogene MHC-Klasse-II-restringierte Antigenpräsentation

Untersuchungen zum Mechanismus endogener MHCKlasse- II-restringierter Antigenpräsentation

Die endogene Präsentation von intrazellulären Antigenen auf MHC-Klasse-II-Molekülen ist von zentraler Bedeutung für eine Reihe immunologischer Prozesse. Die diesem Präsentationsweg zugrundeliegenden molekularen Mechanismen sind noch weitgehend unverstanden. Ziel dieser Arbeit war es, einen Beitrag zum Verständnis der molekularen Abläufe zu leisten, die an diesem endogenen MHC-Klasse-II-Präsentationsweg beteiligt sind. Am Beispiel des zytoplasmatischen/nukleären Modellantigens Neomycin-Phosphotransferase (NeoR) und eines Modellantigen-spezifischen, MHC-Klasse-II-restringierten CD4+ T-Zell Klons wurde der endogene Präsentationsweg in nicht-professionellen und professionellen antigenpräsentierenden Zellen untersucht. Eine Beteiligung von Schlüsselkomponenten des MHC-Klasse-I-Präsentationsweges konnte durch die Verwendung chemischer und biologischer Inhibitoren ebenso ausgeschlossen werden, wie eine vorzeitige Beladung von neu-synthetisierten MHC-Klasse-II-Molekülen im endoplasmatischen Retikulum. Dagegen erwies sich die endogene Präsentation des Modellantigens abhängig von endosomaler/lysosomaler Prozessierung. Durch biochemische und zellbiologische Methoden konnte nachgewiesen werden, daß das Antigen als intaktes Protein in Endosomen/Lysosomen gelangt. Eine mögliche Sekretion des Antigens und anschließende Wiederaufnahme in endosomale Kompartimente konnte durch Zellkulturüberstand- Transferexperimente als Transportmechanismus ausgeschlossen werden. Durch Inhibitor-Studien und der Beschreibung der Endosomen als Eintrittsort des Antigens in das endosomale/lysosomale System konnte gezeigt werden, daß ein Signalsequenz-vermittelter Import in Lysosomen durch Hitzeschockproteine nicht als Mechanismus in Frage kommt. Dagegen wies die Expression Autophagie-assoziierter Proteine in den verwendeten Zellinien auf eine mögliche Beteiligung dieses zytoplasmatischen Abbauvorganges an der Präsentation des Antigens hin. Eine Inhibition der Autophagie führte zu einer Stabilisierung und Anreicherung des Proteins im Zytoplasma sowie zu einer verminderten Aufnahme des Antigens in das endosomale/lysosomale Kompartiment. Die verminderte Aufnahme korrelierte mit einer starken Abnahme der MHC-Klasse-II-restringierten Präsentation des Antigens. Diese Ergebnisse identifizieren Autophagie am Beispiel des Modellantigens NeoR als den verantwortlichen molekularen Mechanismus für die endogene MHC-Klasse-II-restringierte Antigenpräsentation

The antiinflammatory activity of IgG: the intravenous IgG paradox

How high doses of intravenous IgG (IVIG) suppress autoimmune diseases remains unresolved. We have recently shown that the antiinflammatory activity of IVIG can be attributed to a minor species of IgGs that is modified with terminal sialic acids on their Fc-linked glycans. Here we propose that these Fc-sialylated IgGs engage a unique receptor on macrophages that, in turn, leads to the upregulation of an inhibitory Fcγ receptor (FcγR), thereby protecting against autoantibody-mediated pathology

Pathology and protection in nephrotoxic nephritis is determined by selective engagement of specific Fc receptors

Introduction of heterologous anti–glomerular basement membrane antiserum (nephrotoxic serum, NTS) into presensitized mice triggers the production of IgG anti-NTS antibodies that are predominantly IgG2b and the glomerular deposition of pathogenic immune complexes, leading to accelerated renal disease. The pathology observed in this model is determined by the effector cell activation threshold that is established by the coexpression on infiltrating macrophages of the IgG2a/2b restricted activation receptor FcγRIV and its inhibitory receptor counterpart, FcγRIIB. Blocking FcγRIV with a specific monoclonal antibody thereby preventing IgG2b engagement or treatment with high dose intravenous γ-globulin (IVIG) to down-regulate FcγRIV while up-regulating FcγRIIB, protects mice from fatal disease. In the absence of FcγRIIB, IVIG is not protective; this indicates that reduced FcγRIV expression alone is insufficient to protect animals from pathogenic IgG2b immune complexes. These results establish the significance of specific IgG subclasses and their cognate FcγRs in renal disease

Effect of posttranslational modifications and subclass on IgG activity: from immunity to immunotherapy

Humoral immune responses are characterized by complex mixtures of polyclonal antibody species varying in their isotype, target epitope specificity and affinity. Posttranslational modifications occurring during antibody production in both the antibody variable and constant domain create further complexity and can modulate antigen specificity and antibody Fc-dependent effector functions, respectively. Finally, modifications of the antibody backbone after secretion may further impact antibody activity. An in-depth understanding of how these posttranslational modifications impact antibody function, especially in the context of individual antibody isotypes and subclasses, is only starting to emerge. Indeed, only a minute proportion of this natural variability in the humoral immune response is currently reflected in therapeutic antibody preparations. In this Review, we summarize recent insights into how IgG subclass and posttranslational modifications impact IgG activity and discuss how these insights may be used to optimize therapeutic antibody development

Endoglycosidase treatment abrogates IgG arthritogenicity: Importance of IgG glycosylation in arthritis.

The glycosylation status of IgG has been implicated in the pathology of rheumatoid arthritis. Earlier, we reported the identification of a novel secreted endo-beta-N-acetylglucosaminidase (EndoS), secreted by Streptococcus pyogenes that specifically hydrolyzes the beta-1,4-di-N-acetylchitobiose core of the asparagine-linked glycan of human IgG. Here, we analyzed the arthritogenicity of EndoS-treated collagen type II (CII) -specific mouse mAb in vivo. Endoglycosidase treatment of the antibodies inhibited the induction of arthritis in (BALB/c x B10.Q) F1 mice and induced a milder arthritis in B10.RIII mice as compared with the severe arthritis induced by non-treated antibodies. Furthermore, EndoS treatment did not affect the binding of IgG to CII and their ability to activate complement, but it resulted in reduced IgG binding to Fc gamma R and disturbed the formation of stable immune complexes. Hence, the asparagine-linked glycan on IgG plays a crucial role in the development of arthritis