key: cord-0029506-ujqo0l4b
authors: Hiepe, Falk; Alexander, Tobias; Dörner, Thomas; Hauser, Anja E.; Hoyer, Bimba F.; Kubagawa, Hiromi; Skriner, Karl; Tokoyoda, Koji
title: B-Lymphozyten und Plasmazellen als Treiber rheumatischer Erkrankungen
date: 2022-04-05
journal: Z Rheumatol
DOI: 10.1007/s00393-022-01189-2
sha: 6ce699921c5a6428b9bd4f5fbb69d44c3f1a0812
doc_id: 29506
cord_uid: ujqo0l4b

Various research groups at the German Rheumatism Research Center in Berlin, in close cooperation with the Department of Rheumatology and Clinical Immunology of the Medical Clinic at the Charité, have made important contributions to the significance of B cells and plasma cells in rheumatic diseases, which are relevant not only for rheumatology but for all clinical specialties in which antibody-mediated diseases play a role. In particular, the research addresses impaired B cell homeostasis, the importance of the IgM Fc receptor in the regulation of autoimmunity, the role of long-lived memory plasma cells in maintaining autoimmunity and ensuring its survival in specific niches organized by stromal cells in bone marrow and inflamed tissues. The research results have contributed to a better understanding of the immunological and molecular mechanisms in rheumatic diseases and their treatment. The identification of the long-lived memory plasma cell has led to promising treatment approaches with curative potential in autoimmune diseases.

die Freisetzung proinflammatorischer Zytokine zum Entzündungsprozess beitragen und durch die Präsentation von körpereigenen und kreuzreagierenden Antigenen die Autoimmunprozesse weiter anheizen. Von großer Bedeutung sowohl für die Diagnostik als auch die Pathogenese war der im Jahr 2000 publizierte Nachweis einer gestörten B-Zell-Homöostase im peripheren Blut von Patienten mit aktivem systemischem Lupus erythematodes (SLE). Bei bekannter B-Zell-Lymphopenie konnte eine Vermehrung von CD19 + /CD20 --B-Zellen, die eine starke Expression von CD27 aufweisen, im peripheren Blut gefunden werden. Bei diesen Zellen handelt es sich um proliferierende Plasmablasten, die Ausdruck einer B-Zell Aktivierung sind [24] . Kürzlich konnte gezeigt werden, dass hierzu auch Plasmablasten mit einem mukosalen Phänotyp beitragen [23] . Die Zahl der Plasmablasten korreliert mit den Spiegeln der Anti-DNA-Autoantikörper im Blut sowie der Aktivität der Erkrankung [14] . Bei Autoimmunerkrankungen, wie dem SLE, lassen sich deutlich erhöhte Plasmablasten so lange im Blut nachweisen, wie die Erkrankung aktiv ist. Das erklärt sich damit, dass sie ständig aus aktivierten B-Zellen generiert werden. Im Gegensatz dazu erscheinen bei einer Impfung, z. B. mit Tetanus-Toxoid, Plasmablasten, die Antikörper gegen das Vakzin sezernieren, nur kurzzeitig am Tag 7 nach der Impfung im Blut [25] . » B-Zellen produzieren in der Autoimmunität weniger Zytokine Seitdem gab es eine intensive Erforschung der weiteren phänotypischen und funktionellen B-Zell-Subsets bei diesen Erkrankungen, um die Immunpathogenese besser zu verstehen und dadurch therapeutische Targets zu identifizieren. So ist es erstmals gelungen, die gestörte Expression von Chemokin-Rezeptoren, wie CXCR3, CCR6, CCR7 und CCR9, Oberflächenmarkern wie z. B. CD27, Immunglobulin D (IgD) und CD95, Transkriptionsfaktoren wie STAT1 und Checkpoint-Molekülen, wie PD-1 oder BTLA, zu beschreiben [3, 9, 31, 36] . Völlig überraschend produzieren B-Zellen in der Autoimmunität weniger Zytokine und weisen zudem eine verminderte TLR-und BCR-Antwort auf.

Auf molekularer Ebene spiegelt sich dies in einer reduzierten Proteintyrosinkinase-Phosphorylierung von Syk, BTK und PLCg-2 sowie in einer gesteigerten Expression von Oberflächenmolekülen wie CD22 wider [35] .

Es ist daher davon auszugehen, dass sich die molekularen Signaturen der B-und Plasmazellen, je nachdem, ob sie z. B. bei einer Impfung oder während eines Rheumaschubs entstehen, unterscheiden. Bei der antigenspezifischen Analyse zeigte sich, dass bei einer Primärimpfung die B-Zellen sowohl aus dem naiven Pool als auch aus kreuzreaktiven Gedächtnis-B-Zellen rekrutiert werden, während sie bei der Sekundärimpfung nur noch aus dem Gedächtnispool reaktiviert werden [8] . Kürzlich wurde mit dieser Technologie die Wirksamkeit der COVID-19-mRNA-Impfstoffe auf B-und Plasma-Zell-Reaktionen bei Dialysepatienten und Nierentransplantatempfängern im Vergleich zu gesunden Kontrollen untersucht. Sowohl Dialysepatienten als auch Nierentransplantierte wiesen dabei eine deutlich reduzierte und verzögerte Impfantwort auf, was Konsequenzen für die Impfstrategie bei diesen Patienten hat [29] .

Die Forschungsergebnisse zur gestörten B-Zell-Homöostase haben wesentlich zum Verständnis von B-Zell-gerichteten Therapien bei rheumatischen Erkrankungen beigetragen. Sie haben geholfen, das Nutzen-Risiko-Verhältnis von B-Zellgerichteten Therapien zu verbessern sowie gleichzeitig mehr Erkenntnisse über biologische Prozesse, die bei schützenden Immunreaktionen und Impfungen ablaufen, zu gewinnen. 

Bis in die 1990iger Jahre war unklar, wie Antikörpertiter über Jahre bis zu Jahrzehnten aufrechterhalten werden, um somit die humorale Immunität zu sichern. Die vorherrschende Auffassung war, dass Plasmazellen dafür ständig aus B-Zellen neu generiert werden. 1997 konnten Andreas Radbruch und Rudolf Manz erstmals den Nachweis erbringen, dass reife Plasmazellen, die nicht mehr proliferieren, im Knochenmark über viele Jahre hinweg überleben und Antikörper sezernieren können [22] . Diese langlebigen Plasmazellen sind verantwortlich für die Stabilität der humoralen Immunität. Daraufhin stellte sich die Frage, ob langlebige Plasmazellen auch bei Autoimmunerkrankungen eine Rolle spielen.

Antithymozytenglobulin wird das adaptive Immunsystem weitgehend zerstört In einem Mausmodell des systemischen Lupus erythematodes konnte 2004 zum ersten Mal gezeigt werden, dass langlebi-ge Plasmazellen pathogene Autoantikörper generieren und sezernieren [5, 13] . Da sie weder mit konventionellen Immunsuppressiva noch mit Therapien, die gezielt die B-Zellen angreifen, eliminiert werden können, hatten diese Erkenntnisse fundamentale Auswirkungen für das Verständnis und die Behandlung von Autoimmunerkrankungen. Die Existenz langlebiger, autoreaktiver Plasmazellen erklärt, warum trotz konventioneller Immunsuppression oder B-Zell-Targeting pathogene Autoantikörper persistieren oder nicht vollständig verschwinden. Dies wiederum kann die Ursache für ein fehlendes oder nicht ausreichendes Ansprechen der Therapie bei Autoimmunerkrankungen sein. Hinweise hierfür lieferten die Daten nach Behandlungvonschwer kranken, therapierefraktären SLE-Patienten mit Immunablation, also der Zerstörung des körpereigenen Immunsystems, gefolgt von autologer Stammzelltransplantation. Bei der Immunablation mit Antithymozytenglobulin wird das adaptive Immunsystem einschließlich der langlebigen Plasmazellen weitgehend zerstört. Erst dadurch verschwanden auch die pathogenen Anti-dsDNA-Autoantikörper, und eine langfristige klinische Remission wurde erreicht [2] . [7] . Offensichtlich haben IgG-sezernierende und andere Plasmazellen unterschiedliche stromale Nischen im Knochenmark [20, 33] . Neben dem Knochenmark kann auch der Darm langlebige, vorzugsweise IgA-Plasmazellen beherbergen. Nach oraler Immunisierung von Mäusen mit dem Cholera-Toxin ließen sich antigenspezifische IgA-Plasmazellen in der Lamina propria nachweisen. Darmepithelzellen, die APRIL freisetzen sind hier für das Überleben der Plasmazellen verantwortlich [19] .

Zusätzlich zu den physiologischen Nischen im Knochenmark und Darm können bei Entzündung Plasmazellen in den betroffenen Organen so lange persistieren, wie die Entzündung besteht. Dies wurde zuerst in den entzündeten Nieren in NZW/B-Mäusen, einem Mausmodell für SLE, gezeigt [4] . Auch im Zentralnervensystem können Plasmazellen bei chronischen Entzündungsbedingungen persistieren. Die Umgebungsbedingungen in den Entzündungsnischen im ZNS ähneln in ihrer molekularen Zusammensetzung hinsichtlich der Anwesenheit von Plasmazell-Überlebensfaktoren denen im Knochenmark, wenngleich die zelluläre Umgebung, die die Überlebensfaktoren bereitstellt, organspezifisch ist [27] .

Erst durch die Entdeckung der langlebigen Plasmazellen und ihrer Relevanz für die Autoimmunität rückten die Zellen als vielversprechendes, therapeutisches Target in den Fokus. Während die Vorläufer der langlebigen Plasmazelle, die aktivierten B-Zellen und proliferierenden Plasmablasten, auf immunsuppressive Medikamente und Biologika, die B-Zellen als Ziel haben, ansprechen, können die langlebigen Plasmazellen nicht erreicht werden Leitthema Abb. 4 9 Prinzip der (auto)antigenspezifischen Depletion von humanen langlebigen Gedächtnis-Plasmazellen mittels einer Affinitätsmatrix, die sich aus dem interessierenden Autoantigen und einem Antikörper, der Plasmazellen erkennt, zusammensetzt (. Abb. 3; [11] ). Die Ergebnisse der immunablativen Therapie im Rahmen der autologen Stammzelltransplantation bei therapierefraktären SLE-Patienten offenbarte, dass die Eliminierung der langlebigen Plasmazellen als Teil des autoreaktiven Gedächtnisses der Schlüssel für eine Heilung von Antikörper-vermittelten Erkrankungen sein kann. Ohne eine Auslöschung des autoreaktiven Gedächtnisses ist wiederum eine Heilung nicht möglich, was oftmals eine dauerhafte, medikamentöse Therapie mit all ihren potenziellen negativen Langzeitfolgen erfordert. Da die autologe Stammzelltransplantation aufgrund ihres Risikos u. a. für fatale Infektionen nur bei Patienten mit einem extrem schweren Krankheitsverlauf in Betracht zu ziehen ist, wurde diskutiert, ob die selektive Depletion von Plasmazellen bei Patienten mit einer Autoimmunerkrankung, die auf die herkömmlichen Therapien nicht ausreichend ansprechen, eine Alternative darstellt. Die Inspiration kam aus der Hämatoonkologie, wo neue Therapien für die maligne Plasmazell-Erkrankung multiples Myelom entwickelt und zugelassen wurden. Dazu gehören Proteasom-Inhibitoren und neuerdings monoklonale Anti-CD38-Antikörper. In Zusammenarbeit mit Reinhard Voll aus Erlangen, der im Mausmodell der Lupusnephritis durch Applikation des Proteasom-Inhibitors Bortezomib die Plasmazellen im Knochenmark fast vollständig eliminieren und somit die Erkrankung stoppen konnte sowie weiteren Zentren in Deutschland, wurden 12 Patienten mit einem therapierefraktären SLE mit Bortezomib behandelt. Alle Patienten zeigten eine signifikante Reduktion sowohl der Anti-dsDNA-Autoantikörperspiegel, die trotz immunsuppressiver Therapie persistierten, als auch der Krankheitsaktivität [1] . Aufgrund der Toxizität des Borte-zomibs ergab sich nach Zulassung des Anti-CD38-Antikörpers Daratumumab für die Behandlung des multiplen Myeloms eine weitere Option für den Einsatz bei rheumatischen Erkrankungen, da das CD38-Molekül sehr stark auf der Oberfläche von Plasmazellen exprimiert ist. Bei 2 Patientinnen mit einem schweren aktiven SLE, die auf verschiedene immunsuppressive Medikamente und Rituximab oder Bortezomib nicht angesprochen hatten, konnte nach viermaliger Applikation von Daratumumab in wöchentlichen Abständen eine klinische Remission bei deutlicher Reduktion der Autoantikörperspiegel erzielt werden [26] . Auf diesen Ergebnissen basierend wurde kürzlich eine "investigatorinitiated" Studie, bei 10 therapierefraktären SLE-Patienten begonnen.

Auch durch das Targeting der Plasmazellnische selbst können Plasmazellen depletiert werden. So konnte gezeigt werden, dass Salmonella enterica sich der humoralen Immunität entzieht, indem es die Zahl der IgG-sezernierenden Plasmazellen im Knochenmark reduziert, was die IgG-Titer im Serum vermindert. Verantwortlich dafür ist ein von Salmonella sezerniertes Protein, das eine Homologie mit Laminin 1β aufweist. Laminin ist ein Bestandteil der Plasmazellnische, das mit Intergrin 1β auf Plasmazellen interagiert. In der Lupus-Maus konnte mit einem solchen von Salmonella abgeleiteten Peptid die Zahl der IgG Anti-DNA-Autoantikörpersezernierenden Plasmazellen um > 50 % reduziert werden [20] .

All diese Therapien depletieren jedoch nicht nur die Plasmazellen, die pathogene Autoantikörper sezernieren, sondern auch diejenigen, die die humorale Immunität aufrechterhalten, was zu einem Ig-Mangel führen kann. Am DRFZ entstand deshalb die Vision, eine Therapie zu entwickeln, die in der Lage ist, selektiv nur die Plasmazellen zu eliminieren, die pathogene Antikörper sezernieren. Hierzu kann man sich die Antigenspezifität der sezernierten Antikörper unter Anwendung der von uns entwickelten Affinitätsmatrix-Technologie zu Nutze machen (. Abb. 4; [21] ). Nach erfolgreich verlaufenen Ex-vivo-Experimenten konnte in einer "Proof-of-concept"-Studie in der Maus nach Ovalbumin-Immunisierung, eine Reduktion der Ovalbumin-spezifischen Plasmazellen im Knochenmark um 70 % nach Applikation eines Ovalbumin-Anti-CD138-Konjugates erzielt werden. Das führte wiederum zu einem dauerhaften Abfall der spezifischen Antikörper. Antikörper anderer Spezifitäten wurden nicht vermindert [6] . Gegenwärtig werden Studien in autoimmunen Mausmodellen durchgeführt, in denen demonstriert werden soll, dass die autoantigenspezifische Depletion von Plasmazellen die Erkrankung verhindert oder unterbricht. Somit nähern wir uns der Vision, eine Therapiestrategie zu entwickeln, die selektiv pathogene Plasmazellen eliminiert, ohne dass die schützende Immunität beeinträchtigt wird.

Bei Autoimmunerkrankungen kann es jedoch zur Regeneration des autoreaktiven Plasmazell-Gedächtnisses kommen, wenn weiterhin autoreaktive B-Zellen aktiviert sind. Dies kann durch eine Kombinationstherapie der Vorläuferzellen wie B-Zellen und Plasmablasten mit antiproliferativen Medikamenten oder Biologika (Anti-CD20, Anti-BLyS/BAFF) erreicht werden [17, 26, 32] . 

Various research groups at the German Rheumatism Research Center in Berlin, in close cooperation with the Department of Rheumatology and Clinical Immunology of the Medical Clinic at the Charité, have made important contributions to the significance of B cells and plasma cells in rheumatic diseases, which are relevant not only for rheumatology but for all clinical specialties in which antibody-mediated diseases play a role. In particular, the research addresses impaired B cell homeostasis, the importance of the IgM Fc receptor in the regulation of autoimmunity, the role of long-lived memory plasma cells in maintaining autoimmunity and ensuring its survival in specific niches organized by stromal cells in bone marrow and inflamed tissues. The research results have contributed to a better understanding of the immunological and molecular mechanisms in rheumatic diseases and their treatment. The identification of the longlived memory plasma cell has led to promising treatment approaches with curative potential in autoimmune diseases.

B cells · Autoimmunity · Treatment · B cell homeostasis · Memory plasma cells

Depletion of autoreactive immunologic memory followed by autologous hematopoietic stemcelltransplantationinpatientswithrefractory SLE induces long-term remission through de novo generation of a juvenile and tolerant immune system

Elevated STAT1 expression but not phosphorylation in lupus B cells correlates with disease activity and increased plasmablastsusceptibility

Inflamed kidneys of NZB / W mice are a major site for the homeostasis of plasma cells

Autoantibodies from long-lived ,memory' plasma cells of NZB/W mice drive immune complex nephritis

Selective depletion of plasma cells in vivo based on the specificity of their secreted antibodies

Stromal cell-contact dependent PI3K and APRIL induced NF-kappaB signaling prevent mitochondrial-and ER stress induced death of memory plasma cells

Simultaneous presence of non-and highly mutated keyhole limpet hemocyanin (KLH)-specific plasmablasts early after primary KLH immunization suggests cross-reactive memory B cell activation

Dysregulation of chemokine receptor expression and function by B cells of patients with primary Sjogren's syndrome

Chemotactic responsiveness toward ligands for CXCR3 and CXCR4 is regulated on plasma blasts during the time course of a memory immune response

Long-livedautoreactiveplasma cells drive persistent autoimmune inflammation

Unique ligand-binding property of the human IgM Fc receptor

Short-lived plasmablasts and long-lived plasma cells contribute to chronic humoral autoimmunity in NZB/W mice

HLA-DRhigh/CD27high plasmablasts indicate active disease in patients with systemic lupus erythematosus

A rheostat sets B-cell receptor repertoire selection to distinguish self from non-self

Bacterial citrullinated epitopes generated by porphyromonas gingivalis infection-a missing link for ACPA production

Bortezomib plus continuous B cell depletion results in sustained plasma cell depletion and amelioration of lupus nephritis in NZB/W F1 mice

Functional roles of the IgM Fc receptor in the immune system

Long-lived plasma cells are generated in mucosal immune responses and contribute to the bone marrow plasma cell pool in mice

DisturbedperipheralBlymphocyte homeostasis in systemic lupus erythematosus

Generation of migratory antigen-specific plasma blasts and mobilizationofresidentplasmacellsinasecondary immune response

Targeting CD38 with daratumumab in refractory systemic lupus erythematosus

The chronically inflamed central nervous system provides niches for long-lived plasma cells

Longitudinal intravital imaging of the femoral bone marrow reveals plasticity within marrow vasculature

Impaired humoral immunity to SARS-CoV-2 BNT162b2 vaccine in kidney transplant recipients and dialysis patients

Identification of amino acid residues in human IgM Fc receptor (FcmicroR) critical for IgM binding

Enhanced programmed death 1 and diminished programmed death ligand 1 up-regulation capacity of post-activated lupus B cells

Long-lived plasma cells are early and constantly generated in New Zealand Black/New Zealand White F1 mice and their therapeutic depletion requires a combined targeting of autoreactive plasma cells and their precursors

Cellular niches controlling B lymphocyte behavior within bone marrow during development

Identification and characterization of post-activated B cells in systemic autoimmune diseases

Dörner T (2021) BTLA expression and function are impaired on SLE B cells

Static and dynamic components synergize to form a stable survival niche for bone marrow plasma cells