The Antigenic Constituents of the Neutrophilic Leukocyte with Special Reference to the L. E. Phenomenon

Summary Polynuclear leukocytes have been separated into (1) whole cytoplasma, (2) mitochondria, (3) nucleoproteins, (4) nuclear reticulum minus the nucleoproteins; and respective antisera have been prepared by immunization of guinea‐pigs with the separated fractions. These investigations showed that the cytoplasm (most likely the mitochondria) and not the nucleus are responsible for the antigenic specificity of the leukocytes . To a certain extent there exists an antigenic relationship between human and rabbit granulocytes. The leukocyte nucleus possesses antigenic properties which differ from those of the cytoplasm, but which coincide with the antigenic properties of other nuclei of the organism and so are not specific for leukocytes . Nucleoproteins are indispensable for the antigenic properties of the nucleus. Again a certain immunological relationship was observed between rabbit and human nuclei. The differentiation between cytoplasm and nucleus as different antigenic complexes of leukocytes has also proved useful in the clinic, since pathological serum proteins have been detected which are directed against these leukocyte constituents. Firstly, we know that there is a specific antileukocytic factor which is active against the cytoplasm of leukocytes, and that it occurs in the form of auto‐antibodies in rare cases of idiopathic neutrophilic leukopenia, as well as in the form of posttransfusional iso‐antibodies among certain patients who have received numerous transfusions. Secondly, there is the L.E. factor , which is active against Ieukocytes inasmuch as they contain a nucleus, and which likewise reacts on the nuclei of other cells. The L.E. factor is thus not really an antileukocytic, but an antinuclear antibody. Whereas the auto‐antibody character of the antigranulocytic serum factors has been generally accepted, doubts were raised for a long time with regard to the lupus erythematosus factor as a nuclear auto‐antibody. In comparative investigations it has been found, however, that serologically the lupus erythematosus factor behaves like an experimental antinuclear antibody. It has been found to be a gamma‐globulin which can be adsorbed specifically and quantitatively upon nuclei, and which is eluted again only with difficulty. Isolated leukocytic nuclei sensitized with this gamma‐globulin are phagocytized by functional leukocytes even if the sensitized nuclei have been washed repeatedly with physiological saline. This phagocytosis of nuclear material (L.E. phenomenon) has its parallel in an experimental nuclear phagocytosis as induced by antinuclear sera. In the same way as a potent antiserum against nuclei, the L.E. factor likewise reacts with nuclei of different animal species. These facts make it possible to identify the L.E. factor as a serum protein with the character of an antinuclear auto‐antibody, and thus to include it among other auto‐antibodies. Résumé Les éléments suivants ont été préparès à partir de leucocytes polynucléaires: 1. cytoplasme, 2. mitochondries, 3. nucléoprotéines, 4. réticulum nuckaire sans nucléoprotéines. Des anticorps contre ces divers éléments ont été produits chez le cobaye, et leurs réactions avec les leucocytes efitiers ont été étudiées. Ces études ont conduit aux conclusions suivantes. C'est le cytoplasme (et très probablement la mitochondrie ellemême) et non le noyau cellulaire, qui est responsable de la spécificité antigénique du leucocyte. Il y a entre le cytoplasme leucocytaire de l'homme et du lapin un rapport d'antigénicité de faible degré. Le noyau leucocytaire présente des propriétés antigéniques nettement différentes de celles du cytoplasme et qui sont les mêmes que chez d'autres noyaux cellulaires. Les nucléoprotéines sont indispensables à cette spécificité nucléaire. Les noyaux leucocytaires du lapin et de l'homme sont étroitement apparentés antigéniquement. Ces constatations ont un intérêt clinique, puisque certaines substances de sérums pathologiques ont une affinité spécifique pour différents éléments du leucocyte. Ainsi nous connaissons un «auto‐anticorp» présent dans de rares cas de neutropénie idiopathique, qui est spécifique pour le cytoplasme des leucocytes neutrophiles. Ce facteur sérique antileucocytaire peut aussi se présenter comme iso‐anticorps chez des malades ayant reçu des transfusions multiples. D'autre part, le facteur L.E. est une substance spécifique pour le noyau leucocytaire et aussi pour d'autres noyaux cellulaires. Il est généralement reconnu que le facteur sérique anti‐granulocytaire est bien un anticorps, tandis que le même caractère a souvent été contesté au facteur L.E. Les faits suivants démontrent cependant que le facteur L.E. se comporte effectivement comme un anticorps antinucléaire. Le facteur L.E. est une gammaglubuline qui se fixe quantitativement à des noyaux cellulaires et qui peut en être élué. Des noyaux cellulaires «sensibilisés» avec le facteur L.E. sont phagocytés par des granulocytes vivants. Cette phagocytose est entièrement comparable à la nucléo‐phagocytose provoquée par un anticorps antinucléaire expérimental. De même qu'un tel anticorps expérimental réagit avec des noyaux cellulaires de différentes espèces, de même le facteur L.E. n'a aucune spécificité propre à l'espèce humaine. En conclusion, nous pouvons donc considérer le facteur L.E. comme un «auto‐anticorps antinucléair» avec autant de droit que nous désignons comme auto‐anticorps certaines substances sériques antierythrocytaires. Zusammenfassung Polynukleäre Leukozyten wurden in folgende Bestandteile aufgeteilt: 1. Ganzes Cytoplasma, 2. Mitochondrien, 3. Nukleoproteine, 4. Kerngelüst ohne Nukleoproteine. Die immunologischen Besonder‐heiten dieser Leukozyten‐Bestandteile wurden anhand der Reaktion entsprechender Antiseren mit ganzen Leukozyten untersucht. Aus diesen Versuchen geht hervor, daß das Cytoplasma (Mitochon‐drien) und nicht der Zellkern für die antigene Leukozytenspezifität verantwortlich ist. Es konnte eine geringgradige antigene Verwandt‐schaft zwischen menschlichen und Kaninchen‐Leukozyten festgestellt werden. Der Zellkern der Leukozyten zeigt von denjenigen des Cytoplasmas verschiedene antigene Eigenschaften. Diese stimmen weitgehend mit den antigenen Eigenschaften anderer Zellkerne überein und sind damit nicht für Leukosyten spezilfisch. Nukleproteine sind für diese antigene «Kernspesifität» unerläßlich. Esbesteht eine ausgesprochene antigene Verwandtschaft zwischen Kaninchen‐ und Menschen‐Zellkernen. Die Differenzierung der Leukozyten in Cytoplasma und Zellkern als in zwei verschiedene antigene Komplexe hat sich auch in der Klink als nützlich erwiesen, da pathologische Serumkörper aufgedeckt werden konnten, die gegen diese Leukozyten‐Bestandteile gerichtet sind. Erstens kennen wir einen spezifischen antileukozytären Serumfaktor , der gegenüber dem Leukozyten‐Cytoplasma aktiv ist und als sog. «Autoantikörper» in seltenen Fällen von idiopathischer neutrophiler Leukopenie vorkommt sowie als posttransfusioneller Isoantikörperbei gewissen Patienten, denen zahlreiche Transfusionen verabreicht worden sind. Zweitens stellt der sogenannte L.E.‐Faktor einen Serumkörper dar, der gegenüber Leukozyten als Träger eines Zellkerns aktiv ist und ebenso mit Zellkernen anderer Provenienz reagiert. Der L.E.‐Faktor ist also keine eigentliche antileukozytäre, sondern eine gegen Zellkerne gerichtete Substanz. Währenddem die Antikörper‐Natur des antigranulozytären Serumfaktors allgemein anerkannt wird, wurde immer wieder an der Antikörper‐Natur des L.E.‐Faktors gezweifelt. Es konnte jedoch gezeigt werden, daß sich dieser L.E.‐Faktor serologisch tatsächlich wie ein gegen Zellkerne gerichteter Antikörper verhält. Es handelt sich um ein Gammaglobulin, das spezifisch und quantitativ auf Zellkerne fixiert und darauf wieder von diesen Kernen eluiert werden kann. Mit diesem Serurnkörper «sensibilisierte» Zellkerne werden durch vitale Granulozyten phagozytiert. Diese Phagozytose von Kernmaterial ist vergleichbar mit einor durch ein experimentelles Anti‐Kernserum induzierten Nukleophagozytose. In gleicher Weise, wie ein durch Immunisierung gewonnenes Anti‐Kernserum mit Zellkernen verschiedener Spezies‐Herkunft reagiert, weist auch die Aktivität des L.E.‐Faktors keine Humanspezies‐Spezifität auf. Auf Grund dieser Tatsachen kann dem L.E.‐Faktor der Charakter eines gegen Zellkerne gerichteten («antinukleären») «Autoaatikörpers» zugeschxieben werden, und zwar mit der gleichen Berechtigung, mit der wir gewisse antierythrozytäre Serurnfaktoren als «Autoantikörper», bezeichnen.