Human B1-like Cells and Pneumococcal Defense in the Elderly

Western Michigan Univ School Of Medicine, Kalamazoo MI

Investigators

Linked publications & trials

Abstract

The  broad,  long  term  objective  of  this  project  is  to  elucidate  the  mechanism  or  mechanisms  underlying  the  relative deficiency of serological immunity in the elderly, with particular attention to human B1-­like cells and  natural antibodies derived therefrom. The specific focus of the present application is to understand the age-­ related failure of immune defense against infection with S. pneumoniae, both at rest and after immunization  with pneumococcal  vaccine. A key mechanism for  disposing  of  infectious  pneumococci  lies  in  opsonization  by  serum  antibody,  and  a  principal  target  for  opsonizing  antibody  is  phosphorylcholine  (PC).    Thus,  we  will  study B cells, particularly B1-­like cells, that bind PC and secrete anti-­PC antibodies.    It  is  known  that  human  serum  contains  antibodies  against  PC,  that  human  B1-­like  cells  recognize  PC, and that the total population of human B1-­like cells declines with age.  But it is not known what happens  to PC-­binding B1-­like cells in older individuals as compared to younger individuals.  In mice, where adoptive  transfer experiments are possible, serum IgM derived from B1 cells of older mice fails to alter the course of  pneumococcal  infection  in  mice  lacking  antibody,  whereas  an  equal  amount  of  serum  IgM  from  younger  mice is effective.  This coincides with an age-­related change in the underlying nature of mouse B1 cell anti-­ PC antibodies as transcribed immunoglobulin becomes less germline in sequence.  These reports regarding  age-­related  changes  in  total  human  B1-­like  cell  number  and  in  mouse  B1  cell  anti-­PC  antibody  repertoire  suggest mechanisms for the failure of pneumococcal defense in older people.    We hypothesize that the relative deficiency of serological immunity against PC/pneumococci in older  humans,  before  and  after  pneumococcal  vaccination,  is  due  to  one  or  more  of:  age-­related  loss  of  PC-­ binding  B1-­like  cells,  erosion  of  B1-­like  cell  anti-­PC  antibody  sequence/repertoire,  and  dysfunction  of  PC-­ binding B1-­like cells/poor function of B1-­like cell anti-­PC antibodies. These characteristics have either never  been  studied  in  human  B1-­like  cells  or  never  been  examined  in  antigen-­specific  human  B1-­like  cells  with  respect to age.  We will determine the validity of our hypotheses through the following aims in which we will  compare  older  vs  younger  healthy  donors,  and  older  donors  before  and  after  pneumococcal  vaccination.  SA1.  We  will  evaluate  the  level  of  PC-­binding  B1-­like  cells,  by  immunofluorescent  staining  for  B  cell  subpopulations  and  PC-­binding,  followed  by  flow  cytometry/cell  sorting.  SA2.  We  will  determine  the  sequence/repertoire  of  PC-­binding  B1-­like  cell  antibodies  by  single  cell  PCR  followed  by  sequencing,  cloning,  and  ELISA  for  specificity.  SA3.  We  will  evaluate  the  function  of  PC-­binding  B1-­like  cells  and  the  antibodies  they  produce,  by  determining  B1-­like  cell  secretion  with  ELISPOT  assays  and  determining  anti-­ pneumococcal  function  with  opsonophagocytic  assays.    This  work  will  provide  completely  new  information  that will suggest new ways to improve anti-­pneumococcal antibody immune defense in the elderly.      Â