Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2828
Main Title: Induction and Function of Antigen-specific Sialylated IgG Antibodies
Translated Title: Entstehung und Funktion von antigenspezifischen sialylierten IgG Antikörpern
Author(s): Heß, Constanze
Advisor(s): Lauster, Roland
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: IgG Antikörper sind wichtige Regulatoren des Immunsystems. Sie vermitteln- je nach Bindungsaffinität zu aktivierenden oder inhibierenden Fcγ-Rezeptoren auf Immunzellen- inflammatorische oder anti-inflammatorische Effekte. Zuletzt konnte gezeigt werden, dass diese Effekte maßgeblich durch unterschiedliche Fc-assoziierte N-Glykosylierungen verursacht werden. Im gesunden Organismus sind Galaktosylierung und Sialylierung an IgG Antikörpern daran beteiligt, Toleranz aufrecht zu erhalten. Im Gegensatz dazu korreliert das Auftreten von de-galaktosylierten und de-sialylierten IgG Antikörpern mit inflammatorischen Immunantworten und dem Schweregrad der Krankheit in Patienten mit Rheumatoider Arthritis. Ferner wird durch einen geringen Anteil an sialylierten IgG Antikörpern auch der systemische immunsuppressive Effekt von intravenösem Immunglobulin (engl. intravenous immunoglobulin, IVIg), das zur Behandlung von verschiedenen Autoimmunerkrankungen verwendet wird, vermittelt. Wie genau der Vorgang der Sialylierung während einer humoralen Immunantwort reguliert wird und welche Aufgaben sialylierte antigen-spezifische IgG Antikörper ausüben, konnte bisher noch nicht gezeigt werden. Diese Arbeit untersuchte den Einfluss von T Zell abhängiger (engl. T cell dependent, TD) und T Zell unabhängiger (engl. T cell independent, TI) B Zellaktivierung unter „steady-state“ und inflammatorischen Bedingungen auf die Entstehung von pathogenen Immunreaktionen. Zudem wurden die immunregulatorischen Funktionen der entstehenden IgG Antikörper analysiert. Ich konnte zeigen, dass eine Immunisierung mit TD und TI Antigenen ohne zusätzliche Stimuli zu peripherer Toleranz führt und vor nachfolgenden pathogenen Immunantworten schützt. Diese Immunisierung wird sowohl von der Entstehung antigenspezifischer sialylierter IgG Antikörper als auch von der Differenzierung antigenspezifischer Plasmazellen, die das Enzym α-2,6-Sialyltransferase in hohem Maße exprimieren, begleitet. Unter dem Einfluss von pro-inflammatorischen Signalen induzieren TD und TI Antigene jedoch pathogene Immunantworten und fördern die Entstehung von Entzündungsprozessen. Im Gegensatz zur tolerogenen Immunisierung entstehen hier antigenspezifische nicht-sialylierte IgG Antikörper und Plasmazellen, die nur geringe Mengen α-2,6-Sialyltransferase exprimieren. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Fc-assoziierte Sialylierung von IgG Antikörpern bei der Vermittlung von anti-inflammatorischen Effekten während der Entstehung von Toleranz beteiligt ist. So konnte der Transfer von in vivo induzierten antigenspezifischen sialylierten IgG Antikörpern sowie der Transfer von sialylierten monoklonalen IgG Antikörpern anschließende pathogene Immunatworten unterdrücken und somit vor der Entstehung von Entzündungen und Allergien schützen. Im Vergleich zu systemischen immunsuppressiven Effekten, die durch IVIg in hoher Dosierung (2 g/kg Körpergewicht) erzielt werden, sind schon geringe Mengen an sialylierten monoklonalen Antikörpern (5 mg/kg Körpergewicht) ausreichend, um antigen-spezifisch vor inflammatorischen Immunreaktionen zu schützen. Dieser Effekt wird dabei unabhängig von dem inhibitorischen Fcγ-Rezeptor IIB vermittelt. Folglich stellen monoklonale sialylierte IgG Antikörper einen neuwertigen Ansatz zur antigenspezifischen Therapie von Autoimmunerkrankungen und Allergien dar.
IgG antibodies are important regulators of the immune system and mediate pro- and anti-inflammatory effector functions through selective binding to activating and inhibitory Fcγ-receptors on immune cells, respectively. Recently, it has been shown that these distinct effects additionally result from differential Fc-associated N-linked IgG glycosylation. Terminal galactosylation and sialylation of IgG antibodies have been associated with the maintenance of tolerance in healthy individuals, whereas de-galactosylation and de-sialylation of IgG autoantibodies correlate with inflammatory immune responses and disease activity in patients with rheumatoid arthritis. Further, the antigen-unspecific immunosuppressive effect of intravenous immunoglobulin (IVIg), used for the treatment of several autoimmune diseases, is shown to be mediated by its minor fraction of sialylated IgG antibodies. However, neither regulation of IgG antibody sialylation during humoral immune responses nor effector functions of antigen-specific sialylated IgG antibodies have been investigated so far. This work evaluated the impact of T cell independent (TI) and T cell dependent (TD) B cell activation under pro- and non-inflammatory conditions on the development of pathogenic immune responses and additionally investigated the immune regulatory functions of generating IgG antibodies. I could show that immunisation with TD and TI antigens in the absence of inflammatory co-stimuli induces peripheral tolerance and protects from subsequent pathogenic immune responses. This tolerogenic immunisation is accompanied by the generation of antigen-specific sialylated serum IgG antibodies and the development of antigen-specific plasma cells expressing high levels of α-2,6-sialyltransferase. By contrast, TI and TD antigens provided with additional co-stimulatory molecules elicit pathogenic immune responses and promote inflammation, leading to the induction of antigen-specific non-sialylated IgG antibodies and plasma cells expressing reduced levels of α-2,6-sialyltransferase. These findings indicate that Fc-sialylation might be crucial for mediating anti-inflammatory IgG effector functions during tolerance induction. Indeed, transfer of in vivo generated antigen-specific sialylated IgG antibodies as well as transfer of sialylated monoclonal IgG antibodies mediate anti-inflammatory effects and protect from the induction of pathogenic immune responses, such as inflammation and allergy, in an antigen-specific manner. Compared to systemic immunosuppressive effects of high dose IVIg therapy (2 g/kg of bodyweight), even low-dose administration (5 mg/kg of bodyweight) of sialylated monoclonal IgG antibodies is sufficient to efficiently induce antigen-specific protection independently of the inhibitory FcγRIIB. Thus, monoclonal sialylated IgG antibodies may provide a novel therapeutic approach to treat autoimmunity and allergy in an antigen-specific manner with the benefit of avoiding systemic immunosuppression.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-30408
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/3125
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2828
Exam Date: 10-Dec-2010
Issue Date: 12-May-2011
Date Available: 12-May-2011
DDC Class: 500 Naturwissenschaften und Mathematik
Subject(s): Allergie
B und T Zellantwort
Glykosylierung
IgG Antikörper
Toleranz
Allergy
B and T cell response
Glycosylation
IgG antibodies
Tolerance
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