Exploring the pathogenic role of tertiary lymphoid structures in chronic blisters of patients with pemphigus

Abstract

Pemphigus is a rare and life-threatening autoimmune blistering disease mediated by autoreactive B cells targeting desmogleins (DSGs) in keratinocytes. Anti-DSG autoantibodies disrupt cell-cell adhesion, leading to suprabasal acantholytic blisters. Disease control is achieved using systemic medications such as rituximab and high-dose systemic corticosteroids with immunosuppressants. However, some patients may continue to experience chronically recurring blistering lesions on a specific site for several months or more, necessitating long-term systemic therapy. Our investigation reveals the presence of tertiary lymphoid structures (TLSs) harboring DSG-specific B cells and plasma cells in chronic skin blisters of patients with pemphigus. These TLSs, resembling B-cell follicles of secondary lymphoid organs (SLOs), are detected in various inflammatory diseases. TLSs have high expression of CXCL13, a crucial chemokine responsible for recruiting CXCR5-expressing naïve B and T follicular helper cells. However, the expansion and functional regulation of CXCL13-secreting cells within TLSs remain unclear. In the skin TLSs, CD4+ T cells are the primary producer of CXCL13. Single-cell RNA sequencing revealed clonally expanded CXCL13+CD4+ T cells containing DSG3-specific memory T cells with activated cytotoxic features. Paradoxically, these cells exhibit an attenuation of T-cell receptor (TCR) signaling when expressing high levels of CXCL13. Using a highly multiplex imaging technique called CO-Detection by indEXing (CODEX), spatial proteomics reveals direct interactions between regulatory T cells (Tregs) and CXCL13+CD4+ T cells. In vitro depletion of Tregs results in decreased CXCL13 production by CD4+ T cells. Notably, intralesional corticosteroid injection leads to the disappearance of TLSs and chronic blisters. In this study, skin TLSs are associated with the persistence of chronic blisters in pemphigus, and the microenvironmental network of Tregs and CXCL13+CD4+ T cells is crucial for TLS formation.

본 논문은 천포창이라는 자가면역 수포성 질환의 만성 병변에서 발견된 삼차 림프양 구조가 질환의 병인성에 중요한 역할을 한다는 사실을 규명하였다. 천포창은 데스모글레인 1과 3 단백에 대한 자가항체 생성으로 인해 피부 및 점막 표피에서 가시세포 분리가 발생하여 전신에 수포를 유발하는 희귀하고 치명적인 자가면역 수포성 질환으로, 심각한 경우 사망에 이를 수도 있다. 이러한 천포창 환자를 치료하기 위해서 현재 리툭시맙과 고용량 전신 코르티코스테로이드 및 면역억제제를 사용하는 약물 치료에도 불구하고, 일부 환자에서 수 개월 이상 만성적으로 지속되는 피부 병변을 관찰하였다. 천포창 환자의 만성 피부 병변에서 병원성 항체를 생성하는 데스모글레인 특이적인 B 세포와 형질 세포가 삼차 림프양 구조 내에 존재하고 있음을 발견하였다. 이러한 삼차 림프양 구조는 다양한 염증성 질환에서 발견된 바 있으나 아직 천포창 환자의 피부 병변에 존재하는 삼차 림프양 구조의 역할은 제대로 밝혀진 바 없다. 본 연구에서는 삼차 림프양 구조에서 CXCL13을 주로 분비하는 세포가 CD4 T 세포임을 확인하였으며, 최근 고도화된 단일 세포 유전체 분석 및 공간 다중체 분석을 활용하여, 삼차 림프양 구조 내에서 CXCL13+CD4+ T 세포의 특징을 높은 해상도로 면밀하게 관찰하였다. CXCL13+CD4+ T 세포는 데스모글레인 특이적인 T 세포를 포함하고 있으면서, Th1-like cytotoxic 하게 활성화되어 있는 특징을 나타냈으며, 주변에 인접해 있는 조절 T 세포에 의해서 CXCL13 생산을 분비하고 조절될 수 있음을 확인하였다. 이를 생체 외 실험을 통해 조절 T세포를 제거하면 CXCL13 생산이 감소함을 확인함으로써 삼차 림프양 구조의 미세환경을 형성하고 조절하는데 중요한 세포임을 확인하였다. 이러한 천포창 환자의 만성 병변에 국소 스테로이드를 주사하여 치료하였더니 오랫동안 낫지 않았던 만성 병변이 효과적으로 개선될 수 있음을 실험적으로 입증함으로써 천포창 환자의 만성 병변을 치료할 수 있는 새로운 치료 전략을 제시하였다. 본 연구 결과는 천포창의 병인에 대한 중요한 통찰력을 제공하며 자가면역질환에 대한 이해를 높이고 새로운 치료 전략을 개발하는 데 기여할 것으로 기대된다.