Mechanismy atypické glykosylace pantové oblasti imunoglobulinu IgA1 u IgA nefropatie

Mgr. Jana JEMELKOVÁ

Doctoral thesis

Mechanisms of Atypical Glycosylation of the IgA1 Hinge Region in IgA Nephropathy

Abstract:

IgA nefropatie je charakterizována ukládáním imunitních komplexů obsahujících IgA1 v ledvinách. U pacientů s IgA nefropatií je v séru i v ledvinách detekováno atypicky glykosylované IgA1 (Gd-IgA1), které se vyznačuje sníženým obsahem galaktózy na O-glykanech pantové oblasti a které slouží jako antigen pro tvorbu specifických autoprotilátek. Na modelových buněčných liniích byla pozorována souvislost mezi deregulací exprese a aktivity vybraných glykosyltransferáz a tvorbou Gd-IgA1. Zvýšená produkce Gd-IgA1 může rovněž souviset s působením interleukinu 6 (IL-6). Ke zvýšení hladiny IL-6 dochází například při slizničních infekcích, kdy u některých pacientů pozorujeme přechodné zhoršení stavu. V této práci byla v mononukleárních buňkách z periferní krve a jejich subpopulacích analyzována exprese pěti vybraných glykosyltransferáz účastnících se glykosylace IgA1. Byl sledován vliv působení IL-6 na změny v expresi glykosytransferáz. S hladinou intracelulární glykosyltransferázy GalNAc-T14 bylo v modelových buněčných liniích uměle manipulováno a byl pozorován její vliv na tvorbu Gd-IgA1. Byla hodnocena souvislost mezi expresí glykosyltransferáz a hladinou Gd-IgA1 v séru. Hladiny mRNA GALNT14 (gen pro glykosyltransferázu GalNAc-T14) byly výrazně zvýšené v mononukleárních buňkách periferní krve pacientů s IgA nefropatií oproti zdravým dárcům. Po stimulaci IL-6 exprese GALNT14 ještě rostla. Změny v expresi byly pozorovány i u dalších glykosyltransferáz zapojených do tvorby Gd-IgA1. Exprese C1GALT1 byla snížená v IgA+ B lymfocytech pacientů s IgA nefropatií a její hladiny negativně korelovaly s přítomností Gd-IgA1 v séru. Exprese ST6GALNAC2 byla v buňkách periferní krve pacientů s IgA nefropatií zvýšená. Po in vitro stimulaci lymfoblastoidní tkáňové kultury vedlo zvýšení hladiny GalNAc-T14 ke zvýšení produkce Gd-IgA1, a naopak snížení exprese GALNT14 mělo za následek pokles produkce Gd-IgA1. Deregulace hladin enzymů GalNAc-T14, C1GalT1 a ST6GalNAc-II představuje faktor přispívající k abnormální produkci Gd-IgA1 u pacientů s IgA nefropatií.

Abstract:

IgA nephropathy is characterized by the deposition of immune complexes containing IgA1 in the kidneys. Patients with IgA nephropathy have elevated levels of aberrantly glycosylated IgA1 with reduced content of galactose in O-glycans (Gd-IgA1), which serves as an epitope for specific autoantibodies production. The formation of Gd-IgA1 is associated with deregulation of the expression and activity of certain glycosyltransferases in model cell lines. Increased production of Gd-IgA1 was observed after stimulation of model cell lines with interleukin 6 (IL-6). Mucosal-tissue infections increase IL-6 production and, in some patients, are associated with temporal worsening of the condition. In this work, the expression of five selected glycosyltransferases was analyzed in peripheral blood mononuclear cells and their subpopulations. The effect of IL-6 stimulation on the expression of the glycosyltransferases was assessed. The intracellular level of glycosyltransferase GalNAc-T14 was artificially modified and the effect on Gd-IgA1 production in model cell lines was analyzed. The association between the expression of glycosyltransferases and the level of Gd-IgA1 in serum was evaluated. Expression of GALNT14 encoding GalNAc-T14 was significantly increased in peripheral blood mononuclear cells of patients with IgA nephropathy compared to healthy donors, and its levels further increased after IL-6 stimulation. Expression of other glycosyltransferases involved in Gd-IgA formation was also deregulated. C1GALT1 expression was decreased in IgA+ B lymphocytes of patients with IgA nephropathy. Its levels were negatively correlated with the presence of Gd-IgA1 in serum. ST6GALNAC2 expression was increased in peripheral blood cells of patients with IgA nephropathy. After in vitro stimulation of Gd-IgA1 producing lymphoblastoid cell line, the overexpression of GalNAc-T14 enhanced Gd-IgA1 production, and conversely, knock-down of GalNAc-T14 resulted in a decrease in galactose deficiency. Deregulation of GalNAc-T14, C1GalT1 and ST6GalNAc-II enzyme levels contributes to abnormal production of Gd-IgA1 in patients with IgA nephropathy.

Keywords

IgA nefropatie, glykosylace IgA1, Gd-IgA1, interleukin 6, glykosyltransferázy

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 4. 2023

Thesis defence

• Supervisor: prof. Mgr. MUDr. Milan Raška, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Medicine and Dentistry

Doctoral programme / field:
Medical Immunology / Medical Immunology