Surface binding autoantibodies and their functional effects in dermatomyositis and polymyositis

Abstract

Polymyositis and Dermatomyositis are both inflammatory muscle diseases. Althoughdifferent autoantibodies have been reported in DM/PM, pure muscle specific antigensare rarely known.The current study focuses on identification of proteins, responding to antibodies frominflammatory myositis and screens those proteins using proteomic approach. At thesame time the functional effects of the specific autoantibodies has also beeninvestigated by using cytotoxicity assay and calcium imaging.Flow cytometric antibody binding showed that myositis patients have autoantibodiesagainst surface epitopes of muscle cells but not to endothelial cells. As statins havebeen implicated in inducing myopathy with increased expression of MHC class I inmuscle cells, statin treated cells have been analysed for surface binding of patient sera.Patients sera showed increased binding to mevastatin and simvastatin treated primarymuscle cells but not to rhabdomyosarcoma cells. The 2D approach has been used toidentify muscle specific autonantigens but we could not find any specific autoantigens.Interestingly the purified IgG from myositis patients showed cytotoxic effects againstendothelial cells but not to muscle cells. In further assessing the functional effects ofautoantibodies It has been found that the purified patients IgG but not control IgGchanged Ca2+ influx in endothelial cells. When analysed for statins induced changes inMHC class I expression and other proteins (TAP and LMP) at protein and RNA level,statins alone surprisingly reduced the expression of MHC I in SKMC and had no effecton MHC I in TE671. Statins potentiated the MHC I-inducing effect of IFN-gamma inTE671, but not in SKMC, neither on the protein level, nor on mRNA level. This leads tothe conclusion that the increased muscle MHC I expression in statin-induced myopathymight not be induced directly by statins themselves. The increased binding of myositissera to stain treated muscle cells and to primary muscle cells and the functional effectsof these autoantibodies point to a pathogenic role of the humoral immune system ininflammatory muscle diseases. Polymyositis und Dermatomyositis sind Erkrankungen aus dem Formenkreis derentzündlichen Muskelerkrankungen. Obwohl verschiedene Autoantikörper bei diesenErkrankungen beschrieben wurden, sind Muskel- oder Endothel-spezifischeAutoantikörper kaum bekannt.In der vorliegenden Studie wurden Autoantikörper und deren Spezifität mit einemProteomansatz und ihre möglichen funktionellen Effekte mit Zytotoxizitäts- undCalciumfluxmessungen bei entzündlichen Muskelerkrankungen untersucht.Mit Hilfe der Durchflusszytometrie konnte gezeigt werden, dass MyositispatientenAutoantikörper gegen Oberflächenepitope von Muskelzellen, aber nicht Endothelzellenhaben. Eine Behandlung von Muskelzellen mit Statinen, die vereinzelt Myositidenerzeugen können, führt zu einer erheblichen Zunahme der Bindung von Myositis IgG anprimäre Muskelzellkulturen, aber nicht an die Rhabdomyosarkomzelllinie TE671. Die2D-Gelelektrophorese mit anschließendem Blot führte nicht zur Identifizierungentsprechender muskel-spezifischer Autoantigene. Interessanterweise führte MyositisIgG zu zytotoxischen Effekten bei Endothelzellen, nicht jedoch bei Muskelzellen.Myositis IgG-Fraktionen, aber nicht IgG von Kontrollen beeinflussten auch denCalciuminflux in Endothelzellen.Aufgrund der Beobachtung, dass bei Statin-induzierten Myopathien MHC Klasse I aufMuskelzellen erhöht gefunden wurde, untersuchte ich den Einfluss von Statinen auf dieMHC Klasse I Expression in vitro. Dabei zeigte sich, dass Statine sogar zu einerVerminderung der MHC I Expression in primären Muskelzellen (SKMC) führen, beiTE671 Zellen war kein Effekt nachweisbar. Während Statine die Interferon-γ induzierteMHC I Expression auf der Muskeltumorzelllinie TE671 potenzierten, wurde die MHC IExpression auf SKMC vermindert. Dies ließ sich auf Protein- und mRNA Level zeigen,was zu der Schlussfolgerung führt, dass die MHC I Expression bei diesen Myopathienkein direkter Effekt der Statine ist.Die von uns nachgewiesenen Antikörper gegen Oberflächenepitope, insbesondere auchdie verstärkte Bindung an Statin-behandelte Muskelzellen, und die funktionellen Effekteder Autoantikörper legen eine pathogene Rolle des humoralen Immunsystems beiinflammatorischen Muskelerkrankungen nahe.