Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2896
Main Title: Plasma Cell Homeostasis in the TPO-retrogenic Mouse Model
Translated Title: Plasmazell-Homöostase im TPO-retrogenen Mausmodel
Author(s): Szyska, Martin
Advisor(s): Manz, Rudolf
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: Langlebige Plasmazellen produzieren in ihren Überlebensnischen in Knochenmark und Milz kontinuierlich protektive Antikörper. Die Identifizierung der an der Nische beteiligten Zelltypen würde über deren gezielte Manipulation neue Therapien für Autoimmunerkrankungen sowie verbesserte Impfprotokolle ermöglichen. Es wurde gezeigt, dass Megakaryocyten mit Plasmazellen kolokalisiert sind und das beide Zellarten in den Milzen von NZB/W-Mäusen, einem Modell für SLE, stark vermehrt auftreten. Beides zusammen legt eine Beteiligung von Megakaryozyten an der Plasmazellnische nahe. Daher wurde in dieser Arbeit die Rolle der Megakaryozyten für das Plasmazellüberleben in Milz und Knochenmark näher untersucht. Zu diesem Zweck wurden Mäuse generiert, die retroviral transgen für TPO sind. In diesen Mäusen ging eine verstärkte Megakaryopoese unter homöostatischen Bedingungen einher mit einem signifikanten Anstieg der IgG Antikörpertiter. Infolge einer Immunreaktion gegen Ovalbumin führten größere Megakaryozytenzahlen zu einer Erhöhung der antigen-spezifischen Plasmazellzahlen im Knochenmark, was die Vermutung nahelegt, dass Megakaryozyten in diesem Organ einen Anteil an der Öffnung der Plasmazellnische für neue Spezifitäten haben. Da die Keimzentrumsreaktion in TPO-retrogenen Mäusen vermindert war, lässt sich schließen, dass die erhöhten Plasmazellzahlen im Knochenmark durch verbessertes Überleben als durch verstärke Nachbildung von Plasmazellen verursacht wurde. Zusätzlich wurde in diesen Mäusen ein zeit- und dosisabhängiger Effekt der erhöhten TPO-level auf die Milzarchitektur und die Knochenneubildung festgestellt, der auf weitergehende Effekte der erhöhten Megakaryopoiese hindeutet. Diese Experimente haben gezeigt, das sich die von TPO vermittelten Signale in höheren Plasmazellzahlen und Antikörpertitern äußern. Damit lässt sich eine Rolle für die TPO-cMpl-Achse im Aufbau des humoralen Gedächtnisses sowie der Etablierung von Autoimmunkrankheiten vermuten. Um einen möglichen molekularen Mechanismus zu ergründen, wurden Megakaryozyten mit LCM aus dem Knochenmark isoliert und ihre Genexpression untersucht. Dabei wurde herausgefunden, das sie das Chemokin SDF-1 exprimieren, welches sowohl die Migration als auch das Überleben von Plasmazellen fördert. Damit könnten Megakaryozyten Plasmazellen anziehen und daraufhin deren Überleben mittels SDF-1 und zusätzlicher Faktoren gewährleisten. Alternativ könnten sie Plasmazellen in eine gemeinsame Nische locken, die sie mit Zellen teilen, welche wiederum Plasmazellüberlebensfaktoren produzieren. In weiterführenden Studien soll die festgestellte Rolle der Megakaryozyten im humoralen Gedächtnis und ihre Beteiligung an Autoimmunerkrankungen unter besser kontrollierbaren Bedingungen überprüft werden. Dazu sollen induzierbare Transgen- Modelle sowie gezielte Kreuzungen in Wildtyp- und NZB/W durchgeführt werden.
Long-lived plasma cells constitutively produce protective antibody titers and persist in survival niches in the bone marrow and spleen. Identification of the cellular microenvironment in these niches would allow improvement of vaccination protocols and facilitate treatment of autoimmune disease. Megakaryocytes have been shown to colocalize with plasma cells and both cell types are concomitantly increased in the spleens of lupus-prone NZB/W mice, strongly indicating a mutual interaction within a shared niche. Therefore, the role of megakaryocytes in plasma cell maintenance in the bone marrow and splenic microenvironment was further investigated in this work. Mice retrovirally transgenic for TPO were established as a model for increased megakaryopoiesis. Elevated megakaryopoiesis was correlated with a significant increase in IgG antibody titers under homeostatic conditions. In an immune reaction against Ova, increased megakaryopoiesis led to larger antigen-specific plasma cell numbers in bone marrow, suggesting an impact of megakaryocytes on the shaping of the long-lived plasma cell niche there. Elevated plasma cell numbers in bone marrow were caused by increased survival of plasma cells and not by increased generation because the germinal center reaction was impaired in TPO-transgenic mice. A dose and time-dependent effect of TPO on both splenic architecture and bone remodeling was also observed, highlighting additional effects of increased megakaryopoiesis. These experiments showed that increased TPO-signaling resulted in improved plasma cell survival and elevated antibody titers. This suggests a role for the TPO-cMpl axis in the establishment of humoral memory and the maintenance of autoimmune diseases. For the analysis of a possible molecular mechanism, gene expression analysis was performed of bone marrow megakaryocytes isolated via LCM. They were found to express SDF-1, a major chemoattractant and survival factor for plasma cells. Megakaryocytes might attract plasma cells and provide survival signals to plasma cells upon contact via SDF-1 and other factors. Alternatively, they could orchestrate plasma cell migration into a niche mutually shared with other cells like stromal cells that could provide additional survival factors. In future studies, the impact of megakaryopoiesis will be investigated in more sophisticated transgenic models in order to shed more light on the impact of megakaryopoiesis on humoral immunity in health and disease. The contribution of megakaryopoiesis to the establishment of autoimmunity will be further elucidated in the NZB/W model for SLE.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-31536
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/3193
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2896
Exam Date: 3-Jun-2011
Issue Date: 21-Jul-2011
Date Available: 21-Jul-2011
DDC Class: 570 Biowissenschaften; Biologie
Subject(s): Knochenmark
Megakaryozyt
Plasmazelle
Thrombopoietin
Überlebensniche
Bone marrow
Megakaryocyte
Plasma cell
Plasma cell survival niche
Thrombopoietin
Creative Commons License: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.0/
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