Plasma cell differentiation of autoreactive B cells is governed by TLR9 dependent metabolic reprogramming

摘要 SLE是一种病因不明的破坏性全身性自身免疫性疾病， 超过150万美国人患有这种疾病 已经确定了许多风险因素， 认为SLE可由一系列免疫调节缺陷引起。 然而，其中一个关键事件是 自身反应性B细胞耐受性的破坏及其向产生自身抗体的浆细胞的发育。 Nucleic 已经发现酸结合Toll样受体（TLR）在自身抗体的产生中起关键作用， 疾病发展的所有动物模型的SLE已经检查到目前为止。 有趣的是，在这些相同的 模型中，TLR 9似乎起着保护和疾病促进作用; TLR 9是产生 但令人惊讶的是，TLR 9 KO自身免疫性抗dsDNA抗体的小鼠发展出更严重的临床症状， 疾病比他们的TLR 9足够的同行。 以前，我们已经报道了自身反应性B细胞的激活， 含有TLR 9依赖性DNA的免疫复合物导致快速增殖，随后细胞死亡， 用含有TLR 7依赖性RNA-β的免疫复合物激活导致浆细胞分化。 的确切 B细胞分化中这种分歧的基础仍在研究中。 我们有初步证据表明TLR 9 通过促进Ik κ Bz β降解和Ik κ Bz β的表达独特地调节NF-κ B B途径。Ik Bz是一个重要的 调节促炎性细胞因子（IL 6、IL 12）和抗炎性细胞因子（IL 10）水平的转录因子。 最近，Ik β Bz β的表达已与免疫代谢物衣康酸盐相关联。 有趣的是，TLR 9 KO B细胞 显示在免疫复合物活化后与WT B细胞相比降低的耗氧速率，表明 TLR 9在代谢调节中的作用。 把这些发现放在一起，我们假设TLR 9起着关键作用， 在自身反应性B细胞的代谢重编程和随后重要信号传导途径的调节中的作用。 在目的1中，我们将探索TLR 9在免疫复合物激活的B细胞中增加细胞代谢的作用， 其对浆细胞分化的抑制作用。 在目标2中，我们将探索TLR 9依赖性细胞凋亡的途径。 代谢重编程调节B细胞受体交联下游的NF-κ B B途径。 基于我们 假设，我们希望确定关键作用衣康酸和Ik β Bz β在浆细胞分化。 总体而言，研究 在本申请中概述的应该提供关于自身反应性B的代谢要求的重要见解 细胞及其对B细胞命运决定的影响。 这些研究的结果可能会导致发现新的 SLE的治疗靶点。

ABSTRACT  SLE is a devastating systemic autoimmune disease of unknown etiology that presents with a diverse array of clinical  symptoms  and  afflicts  over  1.5  million  Americans.  Numerous  risk  factors  have  been  identified,  and  it  is  generally  accepted  that  SLE  can  result  from  a  spectrum  of  immunoregulatory  defects.  However,  one  of  the  key  events  is  a  breach  in  tolerance  of  autoreactive  B  cells  and  their  development  into  autoantibody  producing  plasma  cells.  Nucleic  acid binding Toll-­like receptors (TLRs) have been found to play a critical role in the production of autoantibodies and  disease  development  in  all  animal  models  of  SLE  that  have  been  examined  to  date.  Intriguingly,  in  these  same  models,  TLR9  appears  to  play  both  a  protective  and  disease  promoting  role;;  TLR9  is  required  for  the  production  of  anti-­dsDNA  autoantibodies,  but  surprisingly,  TLR9KO  autoimmune-­prone  mice  develop  much  more  severe  clinical  disease  than  their  TLR9-­sufficient  counterparts.  Previously,  we  have  reported  that  activation  of  autoreactive  B  cells  with  TLR9  dependent  DNA-­containing  immune  complexes  causes  rapid  proliferation  followed  by  cell  death  while  activation  with  TLR7  dependent  RNA-­containing  immune  complexes  leads  to  plasma  cell  differentiation.  The  exact  basis  for  this  bifurcation  in  B  cell  differentiation  is  still  under  investigation.  We  have  preliminary  evidence  that  TLR9  uniquely regulates the NF-­kB pathway by promoting IkBa degradation and expression of IkBz. IkBz is an important  transcription  factor  that  regulates  the  levels  of  pro-­inflammatory  (IL6,  IL12)  and  anti-­inflammatory  cytokines  (IL10).  Recently,  the  expression  of  IkBz  has  been  linked  to  the  immunometabolite  itaconate.  Interestingly,  TLR9KO  B  cells  show a decreased oxygen consumption rate compared to WT B cells after immune complex activation suggesting a  role  for  TLR9  in  the  regulation  of  metabolism.  Putting  these  findings  together,  we  hypothesis  that  TLR9  plays  a  key  role in metabolic reprogramming of autoreactive B cells and subsequent modulation of important signaling pathways.  In Aim 1, we will explore the role of TLR9 in increasing cellular metabolism in immune complex activated B cells and  its  inhibitory  effect  on  plasma  cell  differentiation.  In  Aim  2,  we  will  explore  the  pathways  by  which  TLR9  dependent  metabolic  reprogramming  modulates  the  NF-­kB  pathway  downstream  of  B  cell  receptor  crosslinking.  Based  on  our  hypothesis,  we  expect  to  identify  key  roles  for  itaconate  and  IkBz  in  plasma  cell  differentiation.  Overall,  the  studies  outlined  in  this  application  should  provide  important  insights  regarding  the  metabolic  requirements  of  autoreactive  B  cells  and  its  influence  on  B  cell  fate  decisions.  The  findings  from  these  studies  may  lead  to  the  discovery  of  new  therapeutic targets for SLE.