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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.42.2018.tde-03052018-153814
Document
Author
Full name
Thiago Maass Steiner
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2018
Supervisor
Committee
Câmara, Niels Olsen Saraiva (President)
Forni, Maria Fernanda Pereira de Araújo Demonte
Lepique, Ana Paula
Vinolo, Marco Aurelio Ramirez
Title in Portuguese
Papel da proteína alvo da Rapamicina (mTOR) nas vias metabólicas e funções efetoras de células B.
Keywords in Portuguese
Células B
mTOR
Plasmablastos
Plasmócitos
Vias metabólicas
Abstract in Portuguese
As células produtoras de anticorpos desempenham um papel chave na resposta efetora a microrganismos, sendo o foco principal da maioria das vacinas existentes. Entretanto, elas podem ter efeitos deletérios em doenças autoimunes e na rejeição a transplantes. Apesar de grandes avanços no controle da resposta humoral, alguns desafios permanecem e neste contexto, novos alvos terapêuticos têm sido explorados. Sabe-se que alterações metabólicas decorrentes da ativação de células B estão intimamente relacionadas com a função efetora destas células, o que anteriormente se imaginava ser apenas um reflexo de crescimento e proliferação celular. Estas alterações são controladas por sensores metabólicos ativados logo após a ativação de células B, como o mTOR, o qual é componente central de dois complexos: mTORC1 e mTORC2. Estudos anteriores já reportaram o papel positivo exercido por mTOR na via glicolítica em células T, bem como na função efetora destas células. Aqui, nós formulamos a hipótese de que a via do mTOR favorece a via glicolítica em detrimento de OXPHOS em células B, e que estas alterações metabólicas impactam as funções efetoras das mesmas. Desta maneira, para investigarmos alterações nestas vias em decorrência de mTOR, células B foram isoladas de animais controle (CT), ou de animais com células B deficientes de mTORC1 (RaptorΔB) ou mTORC2 (RictorΔB) e então estimuladas com LPS (lipopolissacarídeo) in vitro. Nossos dados indicam que a deficiência de mTORC2 beneficia OXPHOS em detrimento da via gicolítica, bem como a ativação de células B e a formação de plasmablastos. Na sequência, confirmamos que a redução nas taxas de glicólise, assim como a elevação da oxidação lipídica e de OXPHOS são cruciais para manter a elevada ativação de células B e formação de plasmablastos a partir de células B RaptorΔB e RictorΔB. Constatou-se ainda que a produção total de IgM é elevada em células RictorΔB após estímulo com LPS. Entretanto, identificamos que isso é decorrente do aumento de plasmablastos formados e não da capacidade individual de secreção dos mesmos. Diferentemente das células B deficientes, observamos que plasmablastos RaptorΔB e RictorΔB reduzem a atividade mitocondrial. Na sequência, confirmamos que a atividade mitocondrial via oxidação lipídica é fundamental para a produção de anticorpos. Além disso, demonstramos que a deficiência de mTORC2 eleva a troca de isotipo, enquanto a de mTORC1 a diminui após estimulo com LPS e IL4. Posteriormente, o impacto da deficiência de mTORC2 em células B foi avaliado in vivo em modelo de transplante de pele. Neste caso, não observamos diferenças significativas na sobrevida do enxerto entre CT e RictorΔB, mas foi constatado que apesar de ambos apresentarem formação de plasmócitos similares, animais deficientes apresentaram um número significativamente menor de células B na periferia. Assim, concluímos que a deficiência de mTORC1 ou mTORC2 em células B implica em uma maior diferenciação de plasmablastos e em uma maior produção total de anticorpos em RictorΔB in vitro, enquanto um papel funcional para essas moléculas no contexto das células B in vivo ainda precise ser determinado.
Title in English
Role of the Mechanistic Target of Rapamycin (mTOR) on metabolic pathways and effector function of B cells.
Keywords in English
B cells
Metabolic pathways
mTOR
Plasmablasts
Plasmocytes
Abstract in English
Antibodies are produced by Antibody Secreting Cells (ASCs), which are essential to fight infections. They are also the basis of most successful vaccines available, however they can present deleterious effects in autoimmune diseases and in graft rejection. Even though there have been great improvements in controlling the humoral response, its proper manipulation still remains a challenge, thus new targets need to be explored. It is known that metabolic shifts that occur upon B cell activation are not only essential for cell growth and proliferation, but are also interconnected with these cells effector function. Metabolic shifts are controlled by metabolic sensors, as the mTOR, which is a core component of two complexes, mTORC1 and mTORC2. Previous studies with T cells have already reported that mTOR exerts a positive role on glycolysis, which in turn impacts the effector function of T cells. We then hypothesized that mTOR favors glycolysis over Oxidative Phosphorylation (OXPHOS) in B cells, and that these metabolic changes impact the effector function of B cells. Thus, to investigate the impact of the mTOR pathway on B cells, we isolated B cells from mice with mTORC1 deficient B cells (RaptorΔB) or mTORC2 deficient B cells (RictorΔB) or Control mice (CT), and stimulated them in vitro with lipopolysaccharide (LPS). Our results indicate that the deficiency of mTORC2 favors OXPHOS over glycolysis, as well as B cell activation markers expression and plasmablast formation. Next, we confirmed that the reduced glycolysis levels, improved lipid oxidation and OXPHOS are in fact crucial for the enhanced activation and plasmablast formation observed in RaptorΔB and RictorΔB B cells. We also described that IgM secretion was elevated in B cells from RictorΔB after stimuli with LPS, however we found that this increase was due to the overall increase in plasmablasts in this group and not to their individual antibody secretion capacity. Interestingly, RaptorΔB and RictorΔB plasmablasts differently from B cells, reduce their mitochondrial activity. Subsequently, we confirmed that the mitochondria via lipid oxidation is actually essential for antibody secretion. In addition, we showed that mTORC2 deficiency increases isotype switching, while mTORC1 deficiency diminishes it when IL4 was added to LPS. We then sought to determine if mTORC2 deficiency in B cells would present an impact in vivo in a skin graft model. However, we did not observe a significant difference in graft survival between the CT and RictorΔB mice and in plasmacyte numbers, but we did observe a significant reduction in B cells in the periphery. Thus, we conclude that mTORC1 and mTORC2 deficiency leads to an improved plasmablast differentiation and an overall increase in antibody secretion in the last one in vitro, whereas the role of these sensors remains to be determined in vivo.
 
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Release Date
2020-05-02
Publishing Date
2018-05-29
 
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