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Erschienen in: Acta Neuropathologica 1/2024

01.06.2024 | Original Paper

Stage-dependent immunity orchestrates AQP4 antibody-guided NMOSD pathology: a role for netting neutrophils with resident memory T cells in situ

verfasst von: Akihiro Nakajima, Fumihiro Yanagimura, Etsuji Saji, Hiroshi Shimizu, Yasuko Toyoshima, Kaori Yanagawa, Musashi Arakawa, Mariko Hokari, Akiko Yokoseki, Takahiro Wakasugi, Kouichirou Okamoto, Hirohide Takebayashi, Chihiro Fujii, Kyoko Itoh, Yo-ichi Takei, Shinji Ohara, Mitsunori Yamada, Hitoshi Takahashi, Masatoyo Nishizawa, Hironaka Igarashi, Akiyoshi Kakita, Osamu Onodera, Izumi Kawachi

Erschienen in: Acta Neuropathologica | Ausgabe 1/2024

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Abstract

Neuromyelitis optica spectrum disorder (NMOSD) is an autoimmune disease of the CNS characterized by the production of disease-specific autoantibodies against aquaporin-4 (AQP4) water channels. Animal model studies suggest that anti-AQP4 antibodies cause a loss of AQP4-expressing astrocytes, primarily via complement-dependent cytotoxicity. Nonetheless, several aspects of the disease remain unclear, including: how anti-AQP4 antibodies cross the blood–brain barrier from the periphery to the CNS; how NMOSD expands into longitudinally extensive transverse myelitis or optic neuritis; how multiphasic courses occur; and how to prevent attacks without depleting circulating anti-AQP4 antibodies, especially when employing B-cell-depleting therapies. To address these knowledge gaps, we conducted a comprehensive ‘stage-dependent’ investigation of immune cell elements in situ in human NMOSD lesions, based on neuropathological techniques for autopsied/biopsied CNS materials. The present study provided three major findings. First, activated or netting neutrophils and melanoma cell adhesion molecule-positive (MCAM+) helper T (TH) 17/cytotoxic T (TC) 17 cells are prominent, and the numbers of these correlate with the size of NMOSD lesions in the initial or early-active stages. Second, forkhead box P3-positive (FOXP3+) regulatory T (Treg) cells are recruited to NMOSD lesions during the initial, early-active or late-active stages, suggesting rapid suppression of proinflammatory autoimmune events in the active stages of NMOSD. Third, compartmentalized resident memory immune cells, including CD103+ tissue-resident memory T (TRM) cells with long-lasting inflammatory potential, are detected under “standby” conditions in all stages. Furthermore, CD103+ TRM cells express high levels of granzyme B/perforin-1 in the initial or early-active stages of NMOSD in situ. We infer that stage-dependent compartmentalized immune traits orchestrate the pathology of anti-AQP4 antibody-guided NMOSD in situ. Our work further suggests that targeting activated/netting neutrophils, MCAM+ TH17/TC17 cells, and CD103+ TRM cells, as well as promoting the expansion of FOXP3+ Treg cells, may be effective in treating and preventing relapses of NMOSD.
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Literatur
47.
Zurück zum Zitat Li J, Patil RV, Verkman AS (2002) Mildly abnormal retinal function in transgenic mice without Muller cell aquaporin-4 water channels. Invest Ophthalmol Vis Sci 43:573–579PubMed Li J, Patil RV, Verkman AS (2002) Mildly abnormal retinal function in transgenic mice without Muller cell aquaporin-4 water channels. Invest Ophthalmol Vis Sci 43:573–579PubMed
54.
Zurück zum Zitat Murata H, Kinoshita M, Yasumizu Y, Motooka D, Beppu S, Shiraishi N et al (2022) Cell-Free DNA Derived From Neutrophils Triggers Type 1 Interferon Signature in Neuromyelitis Optica Spectrum Disorder. Neurology(R) neuroimmunology & neuroinflammation 9: e1149. https://doi.org/10.1212/NXI.0000000000001149 Murata H, Kinoshita M, Yasumizu Y, Motooka D, Beppu S, Shiraishi N et al (2022) Cell-Free DNA Derived From Neutrophils Triggers Type 1 Interferon Signature in Neuromyelitis Optica Spectrum Disorder. Neurology(R) neuroimmunology & neuroinflammation 9: e1149. https://​doi.​org/​10.​1212/​NXI.​0000000000001149​
Metadaten
Titel
Stage-dependent immunity orchestrates AQP4 antibody-guided NMOSD pathology: a role for netting neutrophils with resident memory T cells in situ
verfasst von
Akihiro Nakajima
Fumihiro Yanagimura
Etsuji Saji
Hiroshi Shimizu
Yasuko Toyoshima
Kaori Yanagawa
Musashi Arakawa
Mariko Hokari
Akiko Yokoseki
Takahiro Wakasugi
Kouichirou Okamoto
Hirohide Takebayashi
Chihiro Fujii
Kyoko Itoh
Yo-ichi Takei
Shinji Ohara
Mitsunori Yamada
Hitoshi Takahashi
Masatoyo Nishizawa
Hironaka Igarashi
Akiyoshi Kakita
Osamu Onodera
Izumi Kawachi
Publikationsdatum
01.06.2024
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Acta Neuropathologica / Ausgabe 1/2024
Print ISSN: 0001-6322
Elektronische ISSN: 1432-0533
DOI
https://doi.org/10.1007/s00401-024-02725-x

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