Exploring the pathogenic mechanisms elicited by antibody-mediated loss of Caspr2 in autoimmune synaptic encephalitis

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Vasconcelos, Ana Maria da Graça Fernandes
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10316/93934
Resumo: Dissertação de Mestrado em Biologia Celular e Molecular apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
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spelling Exploring the pathogenic mechanisms elicited by antibody-mediated loss of Caspr2 in autoimmune synaptic encephalitisCompreensão dos mecanismos patogénicos induzidos por autoanticorpos anti-Caspr2 em encefalite sinática autoimuneAutoanticorposEncefalite sinática autoimuneCASPR2Recetores de glutamato do tipo AMPAImunoglobulinas GAutoantibodiesAutoimmune synaptic encephalitisCASPR2Glutamate AMPA ReceptorsImmunoglobulins GDissertação de Mestrado em Biologia Celular e Molecular apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaA Proteína 2 associada à Contactina (CASPR2) é uma molécula de adesão celular transmembranar que participa em funções cruciais no desenvolvimento e manutenção do sistema nervoso, principalmente na formação de circuitos neuronais, na maturação de sinapses e regulação da complexidade dendrítica, e como organizadora de microdomínios axonais. Recentemente, foram elucidadas novas funções da CASPR2 na sinapse glutamatérgica, sendo particularmente necessária para a regulação do tráfego de recetores de glutamato do tipo AMPA (AMPAR) e para a expressão de diferentes modalidades de plasticidade sinática, processos celulares necessários para a aprendizagem e memória. Recentemente, a CASPR2 foi identificada como sendo um antigénio na encefalite sinática autoimune, um grupo de doenças imunes caracterizadas pela produção exacerbada de anticorpos contra proteínas superficiais expressas em todo o cérebro. Pacientes com encefalite autoimune anti-CASPR2 apresentam frequentemente um largo perfil de Imunoglobulinas (IgGs) no soro e no líquido cefalorraquidiano, nomeadamente diferentes subclasses de IgGs (principalmente uma preponderância de IgG4 mas também de IgG1), títulos de anticorpos, e diferentes especificidades no reconhecimento de domínios proteicos da CASPR2. Pensa-se que esta variabilidade está associada a um largo espetro clínico que os pacientes apresentam, que inclui desde sintomas periféricos, como hiperexcitabilidade de nervos periféricos a sintomas associados a disfunções do sistema nervoso central, nomeadamente défices graves de memória, défices cognitivos e psicose. Apesar de estudos moleculares recentes terem começado a elucidar alguns dos mecanismos possivelmente mediados por anticorpos anti-CASPR2 (CASPR2-Abs), o papel da variabilidade de IgGs na patogénese da doença nunca foi completamente investigado. Tendo isto em consideração, neste projeto testámos amostras de anticorpos anti-CASPR2 com diferentes propriedades biológicas e bioquímicas, purificados do plasma de diferentes pacientes com encefalite anti-CASPR2, e explorámos potenciais mecanismos patogénicos dependentes da concentração e subclasses de CASPR2-Abs, assim como a possibilidade de o reconhecimento de domínios específicos da CASPR2 pelos anticorpos influenciar o desencadear de mecanismos celulares distintos. Descobrimos efeitos dependentes da concentração, mas independentes da subclasse de CASPR2-Abs na expressão sinática da Caspr2 (o alvo direto dos autoanticopos), Contacina-2 (a principal proteína interatora da CASPR2), e recetores AMPA (recentemente descritos como sendo regulados pela CASPR2 na sinapse glutamatérgica). Além disso, vimos que diferentes concentrações de CASPR2-Abs afetam de forma diferente os mecanismos de plasticidade sinática, processos celulares necessários para a aprendizagem e memória. Por último, através de experiências preliminares com anticorpos monoclonais recombinantes (mAbs), derivados de células B dos pacientes, descobrimos que o reconhecimento específico de diferentes domínios da CASPR2 afeta de forma distinta a expressão de Caspr2 e recetores AMPA, sugerindo que, possivelmente, os CASPR2-Abs medeiam diferentes mecanismos patogénicos dependendo dos domínios de CASPR2 que são reconhecidos. Em geral, o nosso trabalho reúne informação nova sobre a patofisiologia da encefalite anti-CASPR2 e contribui para melhor elucidar o papel das propriedades biológicas e bioquímicas das IgGs nos mecanismos mediados pelos CASPR2-Abs.Contactin-associated protein 2 (CASPR2) is a transmembrane cell adhesion molecule that plays a pivotal role in the development and maintenance of the nervous system, mainly in the formation of neuronal networks, in the maturation of synapses and regulation of dendritic complexity, and as an organizer of axonal microdomains. More recently, new roles were uncovered for CASPR2 at glutamatergic synapses, particularly in the regulation of the trafficking of AMPA-type glutamate receptors (AMPARs) and as a pivotal protein required for the expression of different modalities of synaptic plasticity, thought to be the cellular correlates of learning and memory. Recently, CASPR2 was identified as an antigen in autoimmune synaptic encephalitis, a group of immune disorders characterized by an exacerbated production of autoantibodies against cell surface proteins expressed throughout the brain. Anti-CASPR2 autoimmune synaptic encephalitis (AE) patients commonly exhibit a wide profile of Immunoglobulins (IgGs) in their serum and CSF, particularly different IgG subclasses (mainly a preponderance of IgG4 but also of IgG1), antibody titres, and distinct domain recognition specificities. Importantly, this variability is thought to be associated with a wide clinical spectrum usually displayed by patients, ranging from peripheric symptoms like peripheral nerve hyperexcitability to CNS disfunctions, namely severe memory deficits, cognitive impairments and psychosis. Although recent molecular studies have started to unveil some of the pathogenic mechanisms possibly elicited by CASPR2 antibodies (CASPR2-Abs), the role of IgG variability in disease pathogenesis has never been thoroughly investigated. Taking this into account, we tested CASPR2-Ab samples with different biological and biochemical properties, purified from the plasma of different anti-CASPR2 AE patients, and explored whether CASPR2-Abs mediate concentration- and subclass- dependent pathogenic effects and whether a different targeting of CASPR2 domains has a role in eliciting distinct cellular mechanisms. We found a concentration-dependent but subclass-independent effect of CASPR2-Abs in the synaptic expression of Caspr2 (the direct target of the autoantibodies), Contactin-2 (the main CASPR2-binding partner), and AMPARs (recently described as being regulated by CASPR2 at the glutamatergic synapse). Additionally, we show that different concentrations of CASPR2-Abs distinctively affect synaptic plasticity mechanisms, considered to be the cellular correlates of learning and memory. Finally, by performing preliminary experiments with patient derived-recombinant monoclonal antibodies (mAbs), we found that the targeting of different domains of Caspr2, differently affects the expression of Caspr2 and AMPARs, suggesting that CASPR2-Abs likely elicit distinct pathogenic mechanisms depending on the CASPR2 domains being targeted.Overall, our work gathers novel information on the pathophysiology of anti-CASPR2 AE and contributes to better elucidate the role of IgG biological and biochemical proprieties in the mechanisms mediated by CASPR2-Abs.2020-12-102026-12-09T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://hdl.handle.net/10316/93934http://hdl.handle.net/10316/93934TID:202686140engVasconcelos, Ana Maria da Graça Fernandesinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-10-27T11:00:06Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/93934Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:12:47.361769Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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