IgVH-genes analysis from psoriatic arthritis shows involvement of antigen-activated synovial B-lymphocytes

Summary.

The pathogenesis of psoriatic arthritis (PA), which occurs in 5–7% of patients with psoriasis vulgaris, is enigmatic. There are no molecular data about synovial B-cells of chronic synovitis of PA. In order to understand the B-cell response in PA, we analysed IgVH genes and specified replacement to silent mutation (R/S) ratios of the complementarity determining regions (CDR) and framework regions (FR) as well as VH families. To prove the existence of a common pattern we additionally analysed the IgVH genes at the amino-acid level. From 5 PA patients we took cryo-tissue sections with somatically mutated IgVH genes (∑R/∑S in the CDRs: 2.5–6.8), 62 of which were analysed. In one patient two cases of clonally related IgVH genes were observed. Identical amino-acid replacements in IgVH1 and IgVH4 were found at the same mutational “cold spot”. These data indicate that antigen-activated B-cells participate in the formation of chronic synovitis of PA. Since, neither histopathologically nor immunohistochemically, no germinal centres could be detected, the clonally related IgVH genes may be interpreted as residues of a germinal centre reaction that occurred before synovectomy. The existence of identical amino-acid replacement mutations in IgVH1 and IgVH4 genes suggests that a limited number of antigens are common to all PA patients analysed. The recombinant expression of the IgVH could help to define B-cell specificities underlying the pathogenesis of chronic synovitis and dermatitis of PA.

Zusammenfassung.

Die Pathogenese der Psoriasis Arthritis (PA) ist ungeklärt. Histopathologisch findet sich ein entzündliches Infiltrat in der Synovialmembran, bestehend aus Makrophagen, T-Lymphozyten, B-Lymphozyten und Plasmazellen. Da keine molekularen Daten über B- Lymphozyten und Plasmazellen (=B-Zellen) vorliegen, wurde eine Analyse der IgVH-Gene durchgeführt, um dadurch das Verständnis der B-Zell-Aktivierung in der Synovialitis zu erhellen. In 5 Patienten mit PA wurden insgesamt 62 IgVH-Gene hinsichtlich der R/S-Ratio (Verhältnis der Aminosäuren austauschenden Mutationen zu nicht austauschenden, d.h. stummen Mutationen) in den complementary determining regions (CDR) und in den framework regions (FR), hinsichtlich der Prävalenz der IgVH-Familien und der Mutationsmuster analysiert. Die RNA wurde aus Synovial-Gewebeschnitten isoliert und in cDNA umgeschrieben, die Amplifikation erfolgte mit IgVH1– IgVH6 spezifischen Primern. In vier von fünf Patienten war die durchschnittliche R/S-Ratio höher als 2,9 (3,4 bis 6,3). In einem Patienten konnten zwei klonale Verwandtschaften in den IgVH-Genen nachgewiesen werden. Auf Ebene der Aminosäuren wurde ein gleichartiges Mutationsmuster in den „cold spot“ Regionen der IgVH1- und IgVH4-Familien gefunden. Daraus kann gefolgert werden, dass antigenaktivierte B-Lymphozyten an der chronischen Synovialitis der PA beteiligt sind. Da histopathologisch und immunhistochemisch keine Keimzentren nachgewiesen wurden, kann die klonale Verwandtschaft der IgVH-Gene als ein Zeichen einer stattgefundenen Keimzentrumsreaktion gedeutet werden. Der Nachweis eines gleichförmigen Mutationsmusters in den „cold spot“ Regionen der IgVH1- und IgVH4-Gene legt nahe, dass eine begrenzte Anzahl von Antigenen an der Aktivierung von synovialen B-Zellen beteiligt ist. Die rekombinante Expression dieser IgVH-Gene kann zur Charakterisierung jener Antigene führen, welche in der Pathogenese der PA involviert sind.