Identification of differential biological mechanisms between pregnancy and postpartum in Rheumatoid Arthritis

Abstract

L’embaràs a l’Artritis Reumatoide (AR) proporciona un model únic per l’estudi dels mecanismes biològics de la malaltia. Durant l’embaràs, generalment, es produeix una interrupció transitòria de l’activitat de l’AR que es reprèn després del part. En conseqüència, l’estudi dels patrons moleculars associats als canvis en l’activitat de la malaltia durant l’embaràs podria proporcionar una informació essencial sobre les principals vies biològiques de la malaltia. Aquí perfilem els transcriptomes de 8.604 cèl·lules mononuclears de sang perifèrica d’alta qualitat (CMSP) amb sc-RNAseq de dues dones amb AR a la setmana 30 de gestació i la setmana 8 del postpart. Es van estudiar les CMSP després de cultiu in vitro durant 48 hores amb i sense estimulació de cèl·lules T. El present estudi és el primer atles amb single cell de CMSP a AR durant l’embaràs i el postpart. L’anàlisi inicial agrupat de les cèl·lules va dividir-les en cèl·lules Natural Killer i T no estimulades, cèl·lules T estimulades, cèl·lules mieloides i cèl·lules B. Aquests clústers es van subdividir en 35 clústers més específics. Hem detectat un gradient d’activitat efectora al compartiment de cèl·lules T no estimulades. Al postpart, l’anàlisi de la composició cel·lular va revelar, en les cèl·lules no estimulades, un augment de les cèl·lules T naïf en repòs i de les cèl·lules T CD8+ que produeixen GZMA+ GNLY+. En les cèl·lules estimulades, l’anàlisi va revelar un augment de cèl·lules de memòria central T activades amb alt contingut ribosòmic i les cèl·lules T naïf activades recentment. A les cèl·lules de l’embaràs, hem trobat una resistència immune a l’estimulació cel·lular en els monòcits CD14+ i NK CD16+ CD56dim. Finalment, l'expressió gènica diferencial en els diferents tipus cel·lulars va revelar gens potencialment relacionats amb la modulació de la malaltia durant l'embaràs. També gens que podrien estar implicats en l’embaràs i l’oncogènesi i, gens implicats en RA i preeclàmpsia.

El embarazo en la Artritis Reumatoide (AR) proporciona un modelo único para el estudio de los mecanismos biológicos de la enfermedad. Durante el embarazo, generalmente, se produce una interrupción transitoria de la actividad de la AR que se retoma después del parto. En consecuencia, el estudio de los patrones moleculares asociados a los cambios en la actividad de la enfermedad durante el embarazo podría proporcionar una información esencial sobre las principales vías biológicas de la enfermedad. Aquí perfilamos los transcriptomas de 8.604 células mononucleares de sangre periférica de alta calidad (CMSP) con sc-RNAseq de dos mujeres con AR en la semana 30 de gestación y en la semana 8 del postparto. Se van a estudiar las CMSP después de cultivo in vitro durante 48 horas con y sin estimulación de células T. El presente estudio es el primer atlas con single cell de CMSP en AR durante el embarazo y el postparto. El análisis inicial agrupado de las células las divide en células Natural Killer y T no estimuladas, células T estimuladas, células mieloides y células B. Estos clústeres se subdividieron en 35 clústeres más específicos. Hemos detectado un gradiente de actividad efectora en el compartimento de células T no estimuladas. En el postparto, el análisis de la composición celular reveló, en las células no estimuladas, un aumento de las células T naïf en reposo y de las células T CD8+ que producen GZMA+ GNLY+. En las células estimuladas, el análisis reveló un aumento de células de memoria central T activadas con alto contenido ribosómico y las células T naïf activadas recientemente. En las células del embarazo, hemos encontrado una resistencia inmune a la estimulación celular en los monocitos CD14+ y NK CD16+ CD56dim. Finalmente, la expresión génica diferencial en los diferentes tipos celulares reveló genes potencialmente relacionados con la modulación de la enfermedad durante el embarazo. También genes que podrían estar implicados en el embarazo y la oncogénesis y, genes implicados en RA y preeclampsia.

Pregnancy in Rheumatoid Arthritis (RA) provides a unique model to study the biological mechanisms of the disease. In RA pregnancy, there is generally a transitory interruption of disease activity that is resumed after delivery. Consequently, the study of the molecular patterns associated with changes in disease activity during pregnancy could provide essential information on the main biologic pathways in the disease. Here we profile the transcriptomes of 8,604 high quality peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) with sc-RNAseq from two RA women at the 30th week of gestation and at the 8th week of postpartum. PBMCs were studied after in vitro culture for 48 hours with and without T cell stimulation. The present study is the first single-cell atlas of PBMCs of RA during pregnancy and postpartum. An initial cell clustering analysis divided the cells into NK and unstimulated T cells, stimulated T cells, myeloid cells and B cells. These clusters could be further subdivided into 35 highly specific clusters. We detected an effectorness gradient in the unstimulated T cell compartment. In postpartum, cell composition analysis revealed an increase in unstimulated resting naïve T cells and GZMA+ GNLY+ producing CD8+ T cells. In stimulated cells, the analysis revealed an increase in activated T central memory cells with high ribosomal content and recently activated naïve T cells. In cells from pregnancy, we found an immune resistance to cell stimulation in CD14+ monocytes and CD16+ CD56dim NKs. Finally, differential gene expression between the different cell clusters revealed genes related possibly associated to modulation of disease during pregnancy. Also, genes that could be involved in pregnancy and oncogenesis and genes involved in RA and preeclampsia.