The role of CD8+ T cells in the pathogenesis of rheumatoid arthritis

Abstract

A artrite reumatoide (AR) é uma doença autoimune crónica caracterizada pela inflamação do sinóvio, levando à destruição das articulações, complicações sistémicas e invalidez progressiva. Esta doença afeta 1% da população mundial, sendo mais frequente em mulheres, com um rácio de 3:1, e uma maior incidência entre os 40 e os 60 anos de vida. Aproximadamente 40% das células T que infiltram a membrana sinovial de doentes de AR são células T CD8+, no entanto, a sua função na patogénese da doença permanece por esclarecer. Tendo como principal função combater patogéneos intracelulares e tumores, sendo também referidas como tendo um papel importante nas doenças autoimunes, quer ao favorecer a resposta imune contra antigénios próprios, quer ao proteger contra a mesma. O principal objetivo deste projeto foi estudar a participação das células T CD8+ na AR. De modo a atingir esse fim, o papel das células T CD8+ foi determinado no modelo de ratinho K/BxN com poliartrite espontânea. Foi realizada a caracterização fenotípica das células T CD8+ em circulação e as que infiltram a membrana sinovial. Os ratinhos foram posteriormente tratados com anticorpos monoclonais capazes de depletar células T CD8+, e os parâmetros clínicos da doença foram avaliados. As células T CD8+ circulantes e infiltrantes de ratinhos K/BxN artríticos apresentaram um aumento na frequência do fenótipo efetor de curta duração e efetor de memória, associado a um aumento da produção de citocinas pro-inflamatórias. Adicionalmente, foi observada uma melhoria significativa em ratinhos artríticos quando tratados com anticorpos depletantes de células T CD8+, principalmente no grupo no qual se efetuou a remoção cirúrgica do timo. Estes resultados indicam que as células T CD8+ têm um papel preponderante na manutenção da doença, e a sua remoção leva a uma regressão da doença em ratinhos artríticos K/BxN. Foram obtidos resultados concordantes num estudo usando o modelo de artrite induzida por colagénio em ratinhos B10.Q. Observámos que uma maioria significativa das células T CD8+ circulantes de ratinhos artríticos apresentamum fenótipo efetor de curta duração, assim como uma produção alterada de citocinas, quando comparados com ratinhos saudáveis. Estes resultados indicam que em dois modelos distintos de poliartrite as células T CD8+ apresentam um comportamento semelhante, reforçando a ideia de que estas têm um papel importante na manutenção da doença. Por último, os fenótipos de células T CD8+ no sangue periférico e líquido sinovial de doentes com AR foram igualmente avaliados, e correlacionados com a atividade da doença. xxviii Foram observadas frequências aumentadas de células T CD8+ de curta duração no sangue periférico tanto em doentes com AR activa como em remissão quando comparados com controlos. As células efectoras de memória estão significativamente diminuídas em ambos os grupos de doentes quando comparados com controlos. Verifica-se igualmente um aumento geral de células T CD8+ ativadas, em particular no grupo de doentes em remissão. As células T CD8+ também apresentam um aumento na produção de citocinas proinflamatórias, assim como de enzimas proteolíticas, principalmente no grupo de doentes com doença ativa, quando comparados com controlos saudáveis. As células T CD8+ encontradas no líquido sinovial de doentes com AR ativa possuem essencialmente um fenótipo de memória efectora com uma elevada frequência de fenótipos ativados e de células expressando o recetor de homing CXCR4, a presença do qual sugere uma acumulação de células T CD8+ nas articulações inflamadas de doentes com AR. As células T CD8+ no líquido sinovial mantêm o padrão de produção de citocinas alterado. De salientar que a produção de citocinas pro-inflamatórias e enzimas proteolíticas se encontra correlacionada com os níveis observados nas amostras de sangue emparelhadas com o líquido sinovial. Os fenótipos de células T CD8+ do sangue periférico encontram-se correlacionados com os níveis da doença, estando a produção de citocinas pro-inflamatórias fortemente correlacionada com a atividade da AR, e o marcador de homing CXCR4 apresentando uma correlação fraca negativa. Em conclusão, os resultados deste trabalho indicam a existência de alterações nos fenótipos funcionais das células T CD8+ na AR, quer em modelos animais quer em humanos, podendo contribuir ativamente para a manutenção da doença. Podemos também concluir que a terapia de depleção de células T CD8+, que se revelou benéfica no modelo espontâneo de poliartrite K/BxN, apresenta um forte potencial como nova terapia em doentes com AR.

Rheumatoid arthritis (RA) is a chronic autoimmune disorder characterized by synovial inflammation leading to join destruction, systemic complications and progressive disability. This disease affects 1% of the population and is more frequent in women than in men, with a 3:1 ratio, with a higher incidence between 40 and 60 years of age. CD8+ T cells comprise approximately 40% of the T cells infiltrating the synovial membrane of RA patients, however, their function in the pathogenesis of the disease is yet to be fully understood. While the main function of CD8+ T cells is the killing of pathogens, these cells have also been reported to have an important role in autoimmune disorders, either by enhancing the immune response against self-antigens or protecting against it. The main goal of this work is to study the role of CD8+ T cells in RA. In order to achieve this goal, the role of CD8+ T cells was assessed in the spontaneous polyarthritis K/BxN mouse strain. A characterization of the circulating as well as the infiltrating synovial CD8+ T cells was performed. The mice were further treated with a depleting anti-CD8 therapy, and the disease scores were evaluated. We found that the circulating and infiltrating CD8+ T cells from arthritic K/BxN mice have short-lived effector and effector memory phenotypes, associated with an increased production of proinflammatory cytokines. More importantly, we found that the depletion of CD8+ T cells form arthritic mice leads to the recovery of arthritic mice, in particular in mice that underwent thymus removal surgery. These results indicate that CD8+ T cells play a preponderant role in the maintenance of RA, and their depletion leads to the sustained amelioration of the disease in K/BxN mice. Concordant results were found in the study of collagen-induced arthritis in B10.Q mice. Indeed, it was found that circulating CD8+ T cells in arthritic mice evidenced altered phenotypes, with increased frequencies of effector phenotypes, and an altered cytokine production, when compared to healthy controls. These results indicate that CD8+ T cells have a similar behavior in mouse models of RA, thus reinforcing the idea that they play an important role in the maintenance of the disease. Finally, the phenotypes of circulating and infiltrating CD8+ T cells in RA patients were also evaluated, and correlated with the disease activity. Here an increased frequency of short-lived effector CD8+ T cells, while memory CD8+ T cells are decreased in the peripheral blood of patients with either active RA or in remission, and a general increase of activated xxx CD8+ T cells in the periphery of RA patients, with a higher incidence in the remission group. These cells were also found to have an increased production of proinflammatory cytokines and proteolytic enzymes, in particular in the activated RA group, when compared to healthy controls. The CD8+ T cells found in the synovial fluid from patients with activated RA were mainly effector memory cells with an increased frequency of the activated phenotypes and of cells harboring the homing receptor CXCR4, thus indicating that CD8+ T cells accumulate in the inflamed joints of RA patients. Furthermore, the infiltrated CD8+ T cells maintained altered cytokine production patterns. Additionally, the synovial production of proinflammatory cytokines and proteolytic enzymes was correlated to that observed in paired peripheral blood samples. The phenotypes and cytokine production levels of peripheral blood CD8+ T cells were found to be correlated with disease activity, with proinflammatory cytokine production showing a strong positive correlation, and homing marker CXCR4 showing a weak negative correlation. In conclusion, the results in this work indicate the existence of alterations in the CD8+ T cell functional phenotypes in RA, in both animal models and humans, which can actively contribute to the maintenance of the disease. Furthermore, the CD8+ T cell depletion therapy, which was found to be beneficial in the K/BxN spontaneous polyarthritis mouse model, presents a high potential as a new therapy in RA patients.