Progressive lupus nephritis : biological consequences of renal DNaseI gene silencing

Thiyagarajan, Dhivya

dc.contributor.advisor	Rekvig, Ole Petter
dc.contributor.author	Thiyagarajan, Dhivya
dc.date.accessioned	2013-11-05T13:34:59Z
dc.date.available	2013-11-05T13:34:59Z
dc.date.issued	2013-10-11
dc.description.abstract	Systemic lupus erythematous (SLE) is an autoimmune syndrome which occurs most often between the ages 10-50 years. Lupus nephritis is the most severe clinical manifestation of SLE. 30-60% of the SLE patients may develop lupus nephritis during lifetime. At a certain time point in the life of (NZBxNZW) F1 mice prone to develop lupus nephritis, the expression of renal DNaseI endonuclease is lost. This result in accumulation of chromatin in glomeruli that are targeted by anti-chromatin antibodies results in development severe lupus nephritis. Understanding the mechanism(s) behind the renal DNaseI shut-down will be useful for future therapeutic targets to treat and prevent lupus nephritis. Our findings in this study revealed, however, a new direction to analyze the regulation of the DNaseI gene through transcriptional interference with the anti-apoptotic Trap 1 gene, possibly due to actions of pro-inflammatory cytokines. In the present study, we analyzed the biological consequence of renal DNaseI shut-down. Reduced chromatin fragmentation and exposure of chromatin in situ lead to, activation of toll like receptors (TLR) and Clec4e signaling pathways. Signaling molecules representing responses to activation of these receptors are shown to have a direct role on activation of the innate and adaptive immune system. Thus one central effect of these processes may be activation of chromatin-specific T and B cells, and a consequent production of antibodies reactive with components of chromatin. Activation of Clec4e in the context of lupus nephritis is a promising observation due to its link to secretion of MMPs, but also since this receptor has been shown to play a role in pathogenesis of glomerulonephritis. In the end, the observations presented in this study open for new possible pathways to describe lupus nephritis, and to identify new regulatory mechanisms for renal DNaseI. These processes must be further studied in detail, to analyse if they may provide insight into new possible therapies of lupus nephritis.	en
dc.description.doctoraltype	ph.d.	en
dc.description.popularabstract	Systemisk lupus erythematosus (SLE) er en autoimmun sykdom som oppstår hyppigst hos kvinner i fertil alder. Lupus nefritt er en alvorlig komplikasjon ved SLE og representerer en av The Systemic Lupus International Collaborating Clinics (SLICC) og American College of Rheumatology (ACR) klassifikasjonskriterier for SLE. Lupus nefritt rammer 30-60% av pasienter med SLE i løpet av livet. Lupus nefritt er en prototype immun kompleks sykdom der antistoffer mot dsDNA og kromatin spiller en sentral rolle. Avleiring av kromatin-anti-dsDNA-antistoff immunkomplekser er en viktig faktor for utvikling av lupus nefritt ved SLE. Ett av de sentrale målene for autoantistoffer i SLE er nukleosomer, de basale byggestener i kromatin. Nukleosomes er normale produkter i forbindelse med programmert celledød (apoptose). Denne foregår normalt stille og apoptotiske celler blir eliminert effektivt uten å etterlate seg biologiske spor. Derfor forårsaker ikke apoptose betennelsestilsander. Ved nekrose (ikke-programmert celledød) vill rester av celler eksponeres i vevet og kan starte inflammatoriske prosesser. Normalt sett er enzymer som starter den apoptotiske nedbrytingen av celler viktige for kroppens helsetilstand. Et sentralt enzym er DNaseI som uttrykkes i en rekke celler. Dette enzymet starter nedbryting av kromatin både ved apoptotisk og nekrotisk celledød. Manglende uttykk av dette enzymet vil derfor føre til manglende nedrytning av kromatin, og derfor til sekundære avleiringer av kromatin i vev som slutter å produsere DNaseI. Dette er et sentralt fenomen i denne aktuelle studien av lupus nefritt. Vi har studert fenomener knyttet til tap av DNaseI både i pasienter med lupus nefritt, og i en musemodell for lupus nefritt hvor (NZBxNZW)F1 mus har vært benyttet. Denne hybride musestammen utvikler en nyresykdom som til forveksling er lik den vi ser og studerer hos mennesker. På et visst tidspunkt i livet til (NZBxNZW) F1 mus slutter nyrene å uttrykke DNaseI. I den foreliggende studien analyserte vi den biologiske konsekvensen av nedsatt DNaseI uttrykk i nyrene under utvikling av lupus nefritt. Vi har vist at redusert kromatin fragmentering og eksponering av kromatin i nyrene fører til aktivering av Toll like reseptorer og Clec4e reseptoren. Signalmolekyler som produseres lokalt i respons til aktivering av disse reseptorer hadde en direkte rolle ved aktivering av det medfødte og tilpasningsdyktige immunsystemet. En sentral virkning av disse prosessene kan føre til aktivering av kromatin-spesifikke T og B lymfocytter, og til produksjon av antistoffer mot komponenter i kromatin. Aktivering av Clec4e i forbindelse med lupus nefritt er en lovende observasjon da denne reseptoren har blitt vist å spille en rolle i patogenesen av andre former for autoimmune nyrebetennelser. Hvordan kan man forklare mekanismen for nedregulering av DNaseI i nyrene? Ved inspeksjon av DNaseI gen-organisering i UCSC nettsøkeren (http://genome.ucsc.edu/) fant vi at to gener, DNaseI og et konvergent transkribert gen, Trap 1, ble kodet i motsatt retning og at genene overlappet hverandre. Dette førte til at uttrykk av det ene genet undertrykte uttrykket av det andre. Med andre ord, når oppregulering av Trap 1 skjer, som ved betennelse, nedreguleres DNaseI. Dette vil i forløpet gi som direkte konsekvens manglende degradering av kromatin, og til avleiring av kromatin i nyrene. Regulering av DNaseI og Trap 1 ved lupus nefritt er interessant av to grunner. For det første, DNaseI er et døds-assosiert protein for celler, mens Trap 1 er et overlevelses protein. Analyser av uttrykket av Trap 1 i (NZBxNZW) F1 mus i løpet av de første 40 ukene av livet avslørte at når uttrykket av Trap 1 økt, ble uttrykket av DNaseI nedregulert. Dette ser ut til å være en kjerneobservasjon i utviklingen av sykdpommen. Detaljerte studier i Tubulus cellekulturer viste at når vi stimulerte cellene med enkelte cytokiner og interleukiner, observerte i et resiprokt uttrykk av DNaseI og Trap 1. For det andre, disse observasjonene er viktige da de kan gi informasjon om mer spesifikk og målrettet behandling av lupus nefritt.Denne studien åpner for en helt ny forståelse for prosesser som forårsaker alvorlig lupus nefritt.	en
dc.description	Papers 2 and 3 of this thesis are not available in Munin: <br/>2. Fismen S,Thiyagarajan D, Seredkina N, Nielsen H, Jacobsen S, Elung-Jensen T, Kamper AL, Johansen SD, Mortensen ES and Rekvig OP.: 'Impact of the tumor necrosis factor receptor-associated protein 1 (Trap1) on renal DNaseI shutdown and on progression of murine and human lupus nephritis', The American Journal of Pathology (2013), vol. 182(3):688-700, available at <a href=http://dx.doi.org/10.1016/j.ajpath.2012.11.013>http://dx.doi.org/10.1016/j.ajpath.2012.11.013</a> <br/>3. Dhivya Thiyagarajan, Ole Petter Rekvig and Natalya Seredkina: 'Stimulation of human renal proximal tubule epithelial cells with TNFα and IL-1β increases mRNA and protein expression of DNaseI and translocate DNaseI from cytoplasm into the nucleus' (manuscript)	en
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/10037/5484
dc.identifier.urn	URN:NBN:no-uit_munin_5180
dc.language.iso	eng	en
dc.rights.accessRights	openAccess
dc.rights.holder	Copyright 2013 The Author(s)
dc.rights.uri	https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0	en_US
dc.rights	Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported (CC BY-NC-SA 3.0)	en_US
dc.subject	VDP::Medical disciplines: 700::Health sciences: 800	en
dc.subject	VDP::Medisinske Fag: 700::Helsefag: 800	en
dc.title	Progressive lupus nephritis : biological consequences of renal DNaseI gene silencing	en
dc.type	Doctoral thesis	en
dc.type	Doktorgradsavhandling	en