Effect of Graves’ intrathyroidal lymphocytes

Summary

It has been suggested that ITL are of importance in the pathogenesis of human autoimmune thyroid disease. Aim of our study was to investigate function and morphology of xenotransplanted human thyroid tissue in nude mice following systemic application of lymphocyte preparations from patients with Graves' disease (GD) and non-toxic nodular goiter (NTG). ITL obtained from 13 patients with GD and peripheral blood lymphocytes (PBL) from 12 patients with NTG were injected into nude mice bearing 8 weeks old xenografts of normal human thyroid tissue. ITL- and PBL-subsets were analyzed by flow cytometer (FACScan) before engraftment. Two days after injection the thyroid transplants were examined histologically (HE) as well as immunohistologically by staining with: CD3, CD31, CD45R, HLA class II, ICAM-1, VCAM-1, IgG, IgM and Ki67. Flow cytometry showed a significant higher number of the lymphocyte-subsets CD3, DR+ and CD4 in GD-ITL as compared to the subsets in NTG-ITL. After injection of GD-ITL to the nude mice also a significant higher number of CD3+ human lymphocytes was found in the transplants. GD-lymphocytes stimulated thyroid tissue function significantly more pronounced than NTG-lymphocytes (histomorphological evaluation). In addition, a significant increase of HLA-class II, ICAM-1-, VCAM-1-, CD45-expression and number of Ig presenting plasma cells were observed only after injection of GD-ITL. Our data demonstrate, for the first time in vivo (nude mouse model), that GD-lymphocytes of both peripheral and intrathyroidal origin selectively migrate into human thyroid transplants (“homing”). They survive there for at least two days and induce significant functional as well as histological changes, like expression of gene products and IgG synthesis.

These results suggest an important role of ITL in the pathogenetic mechanisms and clinical course of GD.

Zusammenfassung

Es ist davon auszugehen, daß ITL eine wichtige Rolle in der Pathogenese der autoimmunen Schilddrüsenerkrankungen spielen. Ziel unserer Studie war, die funktionellen und morphologischen Eigenschaften auf die Nacktmaus transplantierten Schilddrüsengewebes nach Applikation der Lymphozytenpräparationen von Patienten mit Morbus Basedow (GD) und euthyreoter Struma nodosa (NTG) zu untersuchen. ITL von 13 Patienten mit GD und periphere Blutlymphozyten (PBL) von 12 Patienten mit NTG wurden in Nacktmäuse injiziert, denen 8 Wochen zuvor normales humanes Schilddrüsengewebe transplantiert worden war. Zwei Tage nach der Injektion folgte die histologische (HE) und im-munhistochemische Auswertung mit folgenden Färbungen: CD3, CD31, CD45R, HLA class II, ICAM-1, VCAM-1, IgG, IgM and Ki67. Die FACS-Analyse zeigte signifikant mehr CD3, DR+ und CD4-Lymphozyten in GD-ITL als in NTG-ITL. Nach Injektion von GD-ITL wurden signifikant mehr CD3+ humane Lymphozyten in den Transplantaten gefunden. GD-Lymphozyten stimulierten die Funktion des Schilddrüsengewebes signifikant stärker als NTG-Lymphozyten (histomor-phologische Auswertung). Außerdem zeigte sich nach Injektion von GD-ITL eine erheblich verstärkte Expression von HLA-II, ICAM-1, VCAM-1 und CD45R und eine höhere Anzahl von Ig präsentierenden Plasmazellen. Unsere Daten zeigen erstmals in vivo im Nacktmausmodell, daß sowohl periphere als auch insbesondere intrathyreoidale GD-Lymphozyten in humane Schilddrüsentransplantate migrieren (“homing”), dort mindestens 2 Tage überleben und signifikant funktionelle und histologische Veränderungen wie Expression von Genprodukten und Ig-Synthese induzieren. Die Ergebnisse deuten auf eine wichtige Rolle der ITL in der Pathogenese des Morbus Basedow hin.

Key words

Graves' disease - endocrine autoimmunity - lymphocyte homing - nude mice