background image

© The Author(s)  2024. Published  by Oxford University  Press on behalf of the  Endocrine  Society. This is an 
Open Access article distributed  under the terms  of the Creative Commons  Attribution  License 
(https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/),  which permits  unrestricted  reuse, distribution,  and 
reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.  

Regulation of the Function of T Follicular Helper Cells and B Cells in Type 1 

Diabetes Mellitus by the OX40/OX40L Axis

 

 

Xuan Du*

,1

, Yan Zhu*

,1

, Wen Lu

1

, Nannan Fu

2

, Qin Wang

2,#

, Bimin Shi

1,# 

Xuan Du and Yan Zhu

 

contributed equally to this study. 

 

1

Department of Endocrinology and Metabolism, First Affiliated Hospital of Soochow University, Suzhou, 

Jiangsu, China 

2

Department of Immunology, Suzhou Medical College of Soochow University, Suzhou, Jiangsu, China  

 

10 

Keywords

: T1DM, Tfh, OX40, OX40L 

11 

 

12 

#Co-corresponding authors

:  

13 

Qin Wang: wangqin78@suda.edu.cn 

14 

Bimin Shi:

 

SDshibimin@163.com 

15 

 

16 

Funding

:  This  study  was  supported  by  grants  from  the  Suzhou  Science  and  Technology  Fund 

17 

(SKY2022125) and the Key University Science Research Project of Jiangsu Province (20KJA180002). 

18 

Declarations of interests

: The authors report no conflicts of interest. 

19 

ORCID number of the corresponding author

: 0009-0006-7688-2283 (BM.Shi) 

20 

 

21 

 

22 

 

23 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

 

 

 

 

Regulation of the Function of T Follicular Helper Cells and B Cells in Type 1 

Diabetes Mellitus by the OX40/OX40L Axis

 

Abstract

 

Objective/Main Outcome

: To study the expression of OX40 on T follicular helper (Tfh) cells and the 

ligand OX40L on antigen-presenting cells (APCs) in peripheral blood of patients with Type 1 diabetes 

mellitus (T1DM) and the role of OX40 signaling in promoting Tfh cells to assist B-cell differentiation. 

Design

: Cross-sectional study.  

10 

Setting

: Endocrinology department of a university hospital. 

11 

Participants

: Twenty-five patients with T1DM and 35 with newly diagnosed T2DM from January 2021–

12 

December 2021 (39 males, 21 females; mean age: 31.0 ± 4.5, range: 19 –46 years). 

13 

Interventions

: None. 

14 

Methods

: The peripheral blood proportion of CD4

+

CD25

CD127

+

CXCR5

+

PD1

Tfh cells in patients with 

15 

T1DM or T2DM and the OX40L expression in CD14

+

 monocytes and CD19

+

 B cells were analyzed by 

16 

flow cytometry. The OX40 signal effect on Tfh-cell function was analyzed by co-incubating B cells with 

17 

Tfh cells under different conditions. Flow cytometry detected the ratio of CD19

CD138

+

 plasmacytes. 

18 

Results

The Tfh cells ratio and intracellular IL-21 expression in peripheral blood was significantly 

19 

higher in patients with T1DM than with T2DM, and the OX40 expression in peripheral Tfh cells and 

20 

OX40L  expression  in  APC  were  significantly  higher  in  T1DM. After  adding  OX40L  protein,  the 

21 

CD19

CD138

+

-plasmacytes percentage was significantly increased and higher in T1DM. Blocking of 

22 

anti-OX40L monoclonal antibodies significantly reduced the plasmacytes ratio.   

23 

Conclusions

: The peripheral Tfh cells proportion increased and the OX40 expression in peripheral Tfh 

24 

cells  was  upregulated  in  patients  with  T1DM  versus  patients with T2DM. OX40/OX40L  signaling 

25 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

 

enhanced the Tfh-cell function to assist B-cell differentiation, which may contribute to the pathogenesis 

of T1DM. 

 

 

 

Introduction 

Type 1 diabetes mellitus (T1DM) is an organ-specific chronic autoimmune disease. Characterized by 

insulin deficiency due to islet-β cell destruction, T1DM patients depend on exogenous insulin to maintain 

glucose metabolism.

1,2

 Although environmental factors are implicated, immunological dysfunction has a 

crucial role in the pathogenesis of T1DM. However, the exact mechanisms of autoimmune responses 

remain unclear. Abnormal functions of Tfh and B cells have important roles in development of T1DM. 

10 

The differentiation process of B cells requires the help of Tfh cells, which are important regulators of 

11 

humoral immune responses. The inflammatory cytokine interleukin -21 (IL-21) secreted by Tfh cells 

12 

promotes activation of B cells and secretion of other cytokines, such as IL-17, thereby aggravating 

13 

inflammation.  In  peripheral  lymphoid  tissues,  following  activation  by  DCs,  naïve  T  cells  rapidly 

14 

upregulate CXCR5 and arrive at the T-cell–B-cell border under the chemotaxis of CXCL13 secreted by B 

15 

cells and then enter the lymphoid follicle to become Tfh cells, which help naïve B cells differentiate into 

16 

plasma cells by secreting IL-21 and help B cells produce antigen-specific antibodies to induce humoral 

17 

immune reponses.

3-5

 Hence, enhancement of Tfh cells may have an important role in the pathogenesis of 

18 

T1DM.  

19 

OX40  molecules  are  mainly  expressed  on  the  membranes  of  activated  CD4

+

  and  CD8

+

  T  cells. 

20 

Synergizing with ICOS/ICOSL, OX40/OX40L signaling induces activation of antigen -specific CD4

21 

cells and upregulates CXCR5 expression, which promotes T-cell migration to lymphoid follicles and GC 

22 

formation.

6-8

 As an independent subset of CD4

T cells, Tfh cells have been confirmed to also express 

23 

OX40 molecules. However, there are no published reports on OX40

Tfh cells in T1DM. Furthermore, the 

24 

potential mechanisms underlying the function of OX40

Tfh cells in T1DM have not been elucidated.  

25 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

 

Our study aimed to detect the expression of OX40/OX40L and Tfh cells in the peripheral blood of 

patients with T1DM and explore the potential mechanisms of Tfh and B cell differentiation regulated by 

OX40/OX40L signaling in T1DM, which could provide potential therapeutic targets for developing novel 

therapies for T1DM. 

 

Materials and Methods 

Patients and Laboratory Analysis 

A total of 25 patients living with T1DM and 35 patients with newly diagnosed T2DM between January 

2021 and December 2021, including 39 males and 21 females (mean age: 31.0 ± 4.5 years, range: 19 –46 

years), in the Department of Endocrinology of the First Affiliated Hospital of Soochow University were 

10 

included in this cross-sectional study. The study was approved by the Ethics Committee of the First 

11 

Affiliated Hospital of Soochow University (Suzhou, China). Patients and controls provided written 

12 

informed consent. The diagnostic criteria for T1DM were according to the “The T1DM Exchange Clinic 

13 

Registry,” and the patients with T2DM were diagnosed according to the 1999 WHO diagnostic criteria.

9,10

 

14 

Patients with secondary diabetes, acute or chronic inflammatory diseases, infectious diseases, additional 

15 

autoimmune disorders, and cancers were excluded. In addition, body height and weight were measured. 

16 

Based  on  the  measurements,  the  body  mass  index  (BMI) was calculated. Blood samples from an 

17 

antecubital vein were collected in a quiet state in the morning after fasting overnight for 12 h, and fasting 

18 

blood glucose (FBG), glycosylated hemoglobin A1c (HbA1c), C-peptide (CP), C-peptide after a 2-h meal 

19 

(2hCP), glutamic acid decarboxylase (GAD)Ab, ZnT8A, ICA, and IAA levels were measured. The 

20 

glucose oxidation method was used to measure the blood glucose levels, with an automatic biochemical 

21 

analyzer  (7600,  HITACHI  Company,  Japan).  HbA1c  was  measured  by  high-performance  liquid 

22 

chromatography and a Bio-Rad Variant II analyzer. (HLC-723G8, TOSOH Company, Japan). Serum CP 

23 

and 2hCP levels were measured by chemiluminescent immunoassay (AIA-2000ST; TOSOH Company, 

24 

Japan).  GADA,  ZnT8A,  ICA,  and  IAA  (iFLASH  test  panel, YHLO Company, China) levels were 

25 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

 

measured by chemiluminescence immunoassay analyzer (iFLASH 3000, YHLO Company, China).  

 

Cell Staining and Flow Cytometry 

To assess the expression of OX40 on Tfh cells and OX40L on CD14

+

 monocytes and CD19

+

 B cells, 

heparinized peripheral venous blood was obtained from the study subjects. Flow cytometry ( Beckman 

Coulter,  USA)  was  performed  on  peripheral  blood  mononuclear  cells  (PBMCs),  separated  by 

centrifugation  of  blood  over  a  Ficoll–Conray  gradient  (Dayou  Co,  China),  and  incubated  with 

fluorochrome-labeled monoclonal antibodies (mAbs) for 30 min. Anti-CD4-BV605 (Catalog # 300556, 

RRID: AB_2564391), anti-CD25-BV421 (Catalog # 562442, RRID: AB_11154578), anti-PD1-FITC 

(Catalog  #  557860,  RRID:  AB_2159176),  anti-OX40-Percpcy5.5  (Catalog  #  350010,  RRID: 

10 

AB_10719224),  anti-CD19-BV605  (Catalog # 562653, RRID: AB_2722592), and anti-OX40L-PE 

11 

(Catalog  #  558164, RRID:

 

AB_647195) mAbs were obtained from Becton Dickinson, USA. Anti-

12 

CXCR5-APC (Catalog # 12-9185-42, RRID: AB_11219877) was obtained from eBioscience, USA, and 

13 

anti-CD14-PEvivo-770 was obtained from Miltenyi Biotec, German.  

14 

To detect intracellular IL-21 produced by Tfh cells, PBMCs isolated from DM patients were cultured with 

15 

anti-CD3 mAb (200 ng/ml, Catalog #

 

BE0001-2, RRID:

 

AB_1107632, Bio Cell, USA) at 37°C, 5% CO

2

16 

and 95% humidity. The next day, phorbol-12-myristate-13-acetate (50 µg/ml,

 

Sigma-Aldrich, USA), 

17 

ionomycin (750 ng/ml, BioVision, USA), and GolgiStopTM (Catalog # 51-2092KZ, RRID: AB_2869009, 

18 

BD, USA) were added to the plates. Anti-CD4-BV605, anti-PD1-FITC, anti-CXCR5-APC, and anti-

19 

OX40-Percpcy 5.5 were added and labeled for 30 min. Then, after Fixations/Permeation Buffer (Catalog 

20 

# 51-2092KZ, RRID: AB_2869009, BD, USA), Perm/Wash

TM

 buffer (Catalog # 51-2092KZ, RRID: 

21 

AB_2869009, BD, USA) and anti-IL-21-BV421 (Catalog # 564755, RRID:

 

AB_2738933) configured 

22 

with Perm/Wash

TM

 buffer were respectively added, they were measured by flow cytometry.  

23 

 

24 

Purification of CD4

+

CXCR5

+

 Tfh Cells 

25 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

 

Following the manufacturer’s instructions, a REAlease CD4 Micro Beads kit (Miltenyi Biotec, German) 

was used to separate CD4

+

 T cells from PBMCs. After labeling with anti-CXCR5-APC for 30 min, 

CD4

+

CXCR5

+

Tfh cells were isolated from the purified CD4

+

 T cells after co-culture with 20-L Anti-APC 

Micro Beads (Miltenyi Biotec, German) according to the manufacturer’s instructions. The purity of the 

separated cells was monitored by flow cytometry. Purity >90% was acceptable.  

 

Co-culture of Tfh and B Cells 

We performed co-culture assays using CD4

+

CXCR5

Tfh cells and B cells that were separated from 

PBMCs by negative selection using a B-cell isolation kit (Miltenyi Biotec, German) at a ratio of 1:1 (1 × 

10

5

:1  ×  10

5

).  The  co-cultures  were  incubated  for  72 h at 37°C, 5% CO

2

, and 95% humidity. The 

10 

concentrations of SEBAnti-CD3 mAb (200 ng/ml, clone: OKT3; Bio Cell, USA), sOX40L (R&D, USA), 

11 

and anti-OX40L (Catalog # MAB10541, RRID: AB_2272152) were 100, 200, 100, and 500 ng/ml, 

12 

respectively. The experimental groups included B+Tfh, B+Tfh+sOX40L/anti-OX40L, and B cells alone. 

13 

After 72-h incubation, the cocultured cells were collected. After anti-CD19-BV605 and anti-CD138-APC 

14 

were added and labeled for 30 min, they were measured by flow cytometry. 

15 

 

16 

Statistical analysis 

17 

Graph Pad Prism 9.0 software (San Diego, Calif, USA) was used for data analysis. The Shapiro–Wilk test 

18 

was performed to determine data normality. To examine differences between the two groups, Student’s 

t

-

19 

tests (two-tailed) were performed. To assess the ratio of plasmacytes in the cocultured cells between the 

20 

T1DM and T2DM groups, a two-way ANOVA test was performed. Statistical significance was set at 

p

 < 

21 

0.05. Data are expressed as the mean ± standard deviation (SD). 

22 

 

23 

Ethics 

24 

This study was approved by the Biomedical Ethics Committee of the First Affiliated Hospital of Soochow 

25 

University (2022180). All participants signed the informed consent forms.  

26 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

 

 

Results 

Clinical  and Biochemical Characteristics of the Patients 

Twenty-five patients with T1DM and 35 newly diagnosed T2DM were recruited.  Their clinical and 

biochemical characteristics are shown in Table 1. The levels of FCP and 2hCP were significantly lower in 

the T1DM group than in the T2DM group (

p < 

0.01), whereas the levels of GADA, ZnT8A, ICA, and 

IAA were significantly higher in the T1DM group (

p

 < 0.01). There were no significant differences in the 

age, sex, FBG, and HbA1c levels between the two groups (

p

 > 0.05).

 

 

Increased Circulating Tfh and IL-21

+- 

Tfh Cells in T1DM 

10 

To measure the ratio of the Tfh-cell subset in T1DM, PBMCs from patients with T1DM and T2DM were 

11 

detected  by  flow  cytometry.  The  gating  strategy  for  flow  cytometric  analysis  of  Tfh 

12 

(CD4

+

CD25

CD127

+

CXCR5

+

PD1

+

) cells is shown in Figure 1A. In contrast to T2DM (7.63% ± 0.87%), 

13 

the percentage of circulating Tfh cells increased in T1DM (11.35% ± 1.38%), (

p

 < 0.05, Figure 1A, B). 

14 

IL-21, produced by Tfh cells, is critical for GC formation as well as Tfh-cell generation. We further tested 

15 

the expression of IL-21 in the Tfh cells. The expression of IL-21 was significantly higher in the T1DM 

16 

group (53.08% ± 4.53%) than in the T2DM group (37.04% ± 3.37%), (

p

 < 0.01, Figure 1C, D). The 

17 

results indicated that the elevated level of IL-21 may be associated with the increased ratio of the Tfh-cell 

18 

subset in patients with T1DM. 

 

19 

 

20 

Upregulation of Tfh-cellular  OX40 Expression in T1DM  

21 

To explore the role of OX40 in Tfh cells, the expression of OX40 in Tfh cells was further analyzed. The 

22 

gating strategy for the flow cytometric analysis of OX40

effector T cells and OX40

Tfh cells is shown in 

23 

Figure 2. Compared with that in T2DM (5.42% ± 1.28%), The OX40 expression of effector T cells 

24 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

 

increased in T1DM (12.02% ± 3.34%) (

< 0.05, Figure 2A–B). Moreover, the expression of OX40 in Tfh 

cells was significantly higher in T1DM (6.38% ± 1.29%) than in T2DM (2.98% ± 0.58%) (

p

 < 0.01, 

Figure 2C–D). Thus, OX40 was mainly expressed in Tfh cells. 

 

 

Upregulation of OX40L Expression in APCs in T1DM

  

We further determined the expression of OX40L in CD14

+

 monocytes and CD19

+

 B cells in T1DM and 

T2DM. The percentage of OX40L

+

CD14

+

 monocytes was higher in T1DM (14.25% ± 3.59%) than in 

T2DM (6.12% ± 1.29%) (

< 0.05). The expression of OX40L in CD19

+

 B cells was higher in T1DM 

(11.68% ± 2.05%) than in T2DM (4.04% ± 0.60%) (

p < 

0.01). Overall, the expression of OX40L in APCs 

was obviously higher in T1DM than in T2DM. Therefore, we inferred that OX40L expressed in T1DM 

10 

APCs might bind to OX40 expressed in Tfh cells to promote the differentiation and activation of Tfh cells 

11 

(Figure 3).  

12 

 

13 

Correlation of OX40

Tfh with T1DM-related Antibodies  

14 

GADAb, ZnT8A, ICA, and IAA, all of which are proteins associated with secretory granules in β-cells, 

15 

are  biomarkers  of  T1DM-associated  autoimmunity  and  can  be  used  to  identify T1DM. Thus, the 

16 

relationship between the percentage of OX40

Tfh cells and the levels of serum T1DM-related antibodies, 

17 

such as GADA, ZnT8A, and ICA, was further analyzed. We found that the percentage of OX40

Tfh cells 

18 

in T1DM was positively associated with the levels of GADA (

p < 

0.05) (Figure 4A), but not with ZnT8A 

19 

and ICA levels, suggesting that Tfh cells have a close relationship with GADA during the development of 

20 

T1DM by OX40/OX40L signaling.

 

21 

 

22 

Differentiation of B Cells Induced by Tfh Cells Through the OX40 Signal 

In Vitro

 

23 

To further identify the potential roles of Tfh cells in regulating B cells, peripheral B cells and Tfh cells 

24 

from T1DM or T2DM were cocultured for 72 h 

in vitro

. Next, the ratio of CD19

CD138

+

 plasmacytes 

25 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

 

were analyzed by flow cytometry. As shown in Figures 5A and B, there was a higher percentage of 

plasmacytes in T1DM than in T2DM. When B cells were cocultured with Tfh cells, the percentage of 

plasmacytes  was  upregulated.  Furthermore,  after  sOX40L  protein  was  added,  the  percentage  of 

plasmacytes was significantly increased in the T1DM group (Figure 5C and D). These data indicate that 

OX40 may have an important role in the differentiation of B cells by promoting Tfh -cell differentiation.  

To further determine the potential role of OX40 during the differentiation of 

cells stimulated by Tfh 

cells in vitro, anti-OX40L antibodies were added to the Tfh–B-cell co-culture system for 72 h. Compared 

with  the  group  without  anti-OX40L  antibodies,  these  antibodies  significantly  downregulated  the 

percentage of plasmacytes in T1DM. Therefore, blockade of OX40/OX40L signaling inhibited B -cell 

differentiation induced by Tfh cells

 in vitro

. Together, these data indicated that OX40/OX40L may 

10 

promote the differentiation of B cells stimulated by Tfh cells.  

11 

 

12 

Discussion

 

13 

As an important member of the tumor necrosis factor receptor, the OX40 co-stimulatory molecule has 

14 

an important role in promoting the proliferation and activation of CD4

+

 T cells. Kurata I 

et al

. detected 

15 

high expression of OX40 in Tfh cells, especially Tfh17 cells, in patients with rheumatoid arthritis (RA) 

16 

and in RA mouse models.

11

 Jacquemin 

et al.

 found that OX40/OX40L signaling was involved in the 

17 

pathogenesis of systemic lupus erythematosus by promoting the differentiation of Tfh cells.

12

 However, 

18 

the definite mechanism by which OX40/OX40L regulates Tfh cells in the pathogenic processes of T1DM 

19 

remains unclear.  

20 

Our study indicated that abnormal differentiation of Tfh cells regulated by OX40 contributed to the 

21 

immunopathological process in T1DM. Compared with patients with T2DM, patients with T1DM had 

22 

larger numbers of OX40

+

 effector T cells, which was consistent with a previous finding,

13

 indicating that 

23 

effector T cells were abnormally proliferated in patients with T1DM. Soroosh 

et al

. found that the number 

24 

of effector T cells in OX40-knockout mice was significantly reduced, whereas the number of TCM cells 

25 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

10 

 

remained normal,

14

 suggesting that OX40/OX40L has an important role in the accumulation of effector T 

cells. Furthermore, the results showed an increased number of CD4

+

CD25

CD127

+

CXCR5

+

PD1

Tfh 

cells, IL-21

Tfh cells, and OX40

Tfh cells gated on CD4

+

CD25

CD127

effector T cells in T1DM. 

Reportedly, Tfh cells promote the onset of T1DM through CXCR5 and/or IL-21. In peripheral lymphoid 

tissues, following activation by DCs, naïve T cells rapidly upregulate CXCR5 and arrive at the T–B-cell 

border under the chemotaxis of CXCL13 secreted by B cells and then enter the follicle to become Tfh 

cells, which assist naïve B cells to differentiate into plasma cells by secreting IL-21. The pathogenesis of 

T1DM  is  thought  to  involve  T-cell  and  B-cell–mediated  destruction  of  β-cells.  The  islet-targeting 

autoantibodies of GADA, ZnT8A, ICA, and IAA, all of which are proteins associated with secretory 

granules in β-cells, are biomarkers of T1DM-associated autoimmunity and can be used to identify and 

10 

study individuals at risk of developing T1DM.

 

Studies have demonstrated that B cells are crucial APCs in 

11 

the pathogenic T-cell response to GADA and for overcoming a checkpoint in T-cell tolerance to B-cell 

12 

Ags. Although proinflammatory Tfh cells are considered to be the functional mediators of cell destruction 

13 

in the pancreatic islets, the exact role of B cells in the disease process of T1DM remains unclear.

15-19

 More 

14 

importantly, the increased number of OX40

Tfh cells in patients with T1DM was positively associated 

15 

with the level of GADA, a marker of autoantibodies for T1DM. GAD is an intracellular enzyme fairly 

16 

expressed in insulin-secreting pancreatic β cells and neurons. The physiologic function of GAD is 

17 

decarboxylation of glutamate to gamma-aminobutyric acid.

20-23

 Responses to immunodominant GAD65 

18 

peptides were also absent in B-cell–deficient non-obese diabetic mice, suggesting that B cells are crucial 

19 

for the autoimmune response in T1DM. Therefore, OX40

+

 Tfh cells are closely associated with the 

20 

immunopathological process of T1DM. In addition, flow cytometry analysis demonstrated a significant 

21 

increase in OX40L expression in CD14 monocytes and CD19 B cells in T1DM, consistent with the trend 

22 

of OX40 expression. Thus, OX40 molecules expressed in Tfh cells may combine with OX40 ligands 

23 

expressed in APCs to influence Tfh differentiation and function and induce the development of T1DM.  

24 

To further define the function of OX40 in Tfh cells in T1DM, a Tfh–B-cell co-culture system was used 

25 

in vitro. The ratio of CD19

CD138

+

 plasmacytes increased when B cells were cocultured with Tfh  cells 

26 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

11 

 

isolated  from  T1DM. Adding  sOX40L  protein  further  increased  the  proportion  of  CD19

CD138

+

 

plasmacytes, which indicated that OX40/OX40L signaling could enhance Tfh-cell function and promote 

B-cell activation and antibody secretion. Furthermore, the OX40/OX40L pathway was blocked by anti-

OX40L Abs in the Tfh–B-cell co-culture system, and an obviously decreased ratio of CD19

CD138

+

 

plasmacytes was detected, which indicated inhibition of B-cell differentiation when OX40 signaling was 

weakened. These data suggest that the mechanisms of B-cell activation and differentiation induced by 

OX40

Tfh cells exist in two aspects. One aspect is the combination of OX40 expressed in Tfh cells and 

OX40L expressed in B cells, which delivers signaling to enhance the function of Tfh cells and production 

of IL-21, which in turn induces plasma cell differentiation. The other aspect is reverse signaling, which is 

delivered  from  OX40  expressed  in  Tfh  cells  to  OX40L  expressed  in  B  cells  to  promote  B -cell 

10 

differentiation  directly.  In  summary,  OX40/OX40L  signaling  between  Tfh  cells  and  B  cells  is 

11 

bidirectional, which could affect B cells directly or indirectly by enhancing Tfh function.   

12 

Previous studies have suggested that Tfh cells have an important role in the pathogenesis of various 

13 

autoimmune diseases, such as T1DM, SLE, and RA. These diseases result from the inability of the 

14 

immune system to suppress autoreactive T-cell responses and autoantibody production.

24-27

 Thus, the main 

15 

function of Tfh cells is to assist antigen-specific B-cell proliferation, antibody classification conversion 

16 

and promote the differentiation of B lymphocytes into plasmacytes and memory B cells. Tfh cells assist B 

17 

cells mainly by secreting cytokines and by direct contact in the GC. IL-21, produced by Tfh cells, can 

18 

induce B cells to differentiate into plasmacytes, which can secrete antibodies.

28-30

 Tfh cells assist B cells, 

19 

which are indispensable for high-affinity antibody production and memory B-cell yield.

31-35

 

20 

In summary, our study demonstrated  that the function of Tfh cells and B cells is regulated by the 

21 

OX40/OX40L axis in T1DM. However, there are still some problems related to this issue that remain 

22 

unresolved  in  this  study.  Given  that  blocking  OX40/OX40L signaling has previously shown great 

23 

therapeutic effects in some mouse models of autoimmune diseases, targeting OX40/OX40L is promising 

24 

as a new therapeutic approach for these diseases.  

25 

Rituximab, an anti-CD20 monoclonal antibody, represses Tfh differentiation by decreasing IL-21, 

26 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

12 

 

which inhibits the differentiation of Tfh cells by distinct mechanisms and thus exert therapeutic effect on 

T1DM. Rocatinlimab, an anti-OX40 antibody, was evaluated in a clinical trial in patients with atopic 

dermatitis; however, its therapeutic effect on T1DM is unknown. The efficacy data from clinical trials 

that targeted OX40/OX40L and T1DM are limited. In addition, the exact mechanism by which the 

OX40/OX40L axis affects Tfh also remains unknown at present. Therefore, additional studies are needed 

to evaluate the biological characteristics of these cells and their mechanisms involved in the prevention or 

treatment of T1DM and other autoimmune diseases. 

 

Conclusion 

Compared with patients with T2DM, the proportion of peripheral Tfh cells increased and the expression 

10 

of OX40 in peripheral Tfh cells was upregulated in patients with T1DM. The OX40/OX40L signal can 

11 

enhance the function of Tfh cells to assist B-cell differentiation and autoantibody production, a finding 

12 

that potentially can be used in new approaches for preventing or treating T1DM.

 

13 

 

14 

Acknowledgments 

15 

Address  all  correspondence  and  requests  for  reprints  to: 

Qin Wang, M.D., Ph. D.,  Department of 

16 

Immunology, Suzhou Medical College of Soochow University, Renai Road 199, Suzhou, 215123, Jiangsu 

17 

Province, China. E-mail: Qin Wang: wangqin78@suda.edu.cn

Bimin Shi

M.D., MD, PhD, Department 

18 

of Endocrinology and Metabolism, the First Affiliated Hospital of Soochow University, Shizi Road 188, 

19 

Suzhou, 215129 Jiangsu, China. E-mail: SDshibimin@163.com

 

20 

 

21 

Funding 

22 

This study was supported by grants from the Suzhou Science and Technology Fund (SKY2022125) 

and 

23 

the Key University Science Research Project of Jiangsu Province (20KJA180002)

24 

 

25 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

13 

 

Disclosures 

 The authors report no conflicts of interest. 

 

Data Availability  

All datasets generated during and analyzed during the current study are not  publicly available but are 

available from the corresponding author on reasonable request.  

 

References

 

1.  Eizirik DL, Pasquali L, Cnop M. Pancreatic β-cells in type 1 and type 2 diabetes mellitus: different 

pathways to failure. 

Nat Rev Endocrinol

. 2020;16(7):349-362. doi:10.1038/s41574-020-0355-7. 

10 

2.  Zhang X, Dong Y, Liu D, Yang L, Xu J, Wang Q. Antigen -specific immunotherapies in type 1 

11 

diabetes. 

J Trace Elem Med Biol

. 2022;73:127040. doi:10.1016/j.jtemb.2022.127040. 

12 

3.  Suto A, Kashiwakuma D, Kagami S, et al. Development and characterization of IL-21–producing 

13 

CD4+ T cells. 

J Exp Med

. 2008;205(6):1369-1379. doi:10.1084/jem.20072057. 

14 

4.  Ballesteros-Tato A, Randall TD. Priming of T follicular helper (Tfh) cells by dendritic cells. 

Immunol 

15 

Cell Biol

. 2014;92(1):22-27. doi:10.1038/icb.2013.62. 

16 

5.  Zhang  X,  Ing  S,  Fraser  A,  et  al.  Follicular  helper  T  cells:  new  insights  into  mechanisms  of 

17 

autoimmune diseases. 

Ochsner J

. 2013;13(1):131-139. 

18 

6.  Zhou A, Shi C, Fan Y, et al. Involvement of CD40-CD40L and ICOS-ICOSL in the development of 

19 

chronic  rhinosinusitis  by  targeting  eosinophils. 

Front  Immunol

.  2023;14(14):1171308. 

20 

doi:10.3389/fimmu.2023.1171308. 

21 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

14 

 

7.  Croft M, So T, Duan W, Soroosh P. The significance of OX40 and OX40L to T-cell biology and 

immune disease. 

Immunol Rev

. 2009;229(1):173-191. doi:10.1111/j.1600-065X.2009.00766.x. 

8.  Fu Y, Lin Q, Zhang Z, Zhang L. Therapeutic strategies for the costimulatory molecule OX40 in T-

cell-mediated immunity. 

Acta Pharm Sin B

. 2020;10(3):414-433. doi:10.1016/j.apsb.2019.08.010. 

9.  Miller KM, Xing D, Tamborlane WV, Bergenstal RM, Beck RW. Challenges and future directions of 

the  T1D  Exchange  Clinic  Network  and  registry. 

J  Diabetes  Sci  Technol

.  2013;7(4):963-969. 

doi:10.1177/193229681300700418. 

10.  Bakhtiani P, Geffner ME. Early anthropometric indicators of type 2 diabetes mellitus. 

Curr Opin 

Endocrinol Diabetes Obes

. 2022;29(1):52-56. doi:10.1097/MED.0000000000000698. 

11.  Kurata  I,  Matsumoto  I,  Ohyama  A,  et  al.  Potential involvement of OX40 in the regulation of 

10 

autoantibody 

sialylation 

in 

arthritis. 

Ann 

Rheum 

Dis

2019;78(11):1488-1496. 

11 

doi:10.1136/annrheumdis-2019-215195. 

12 

12.  Jacquemin  C,  Schmitt  N,  Contin-Bordes  C,  et  al.OX40  Ligand  Contributes  to  Human  Lupus 

13 

Pathogenesis  by  Promoting  T  Follicular  Helper  Response. 

Immunity

.  2015;42(6):1159-1170. 

14 

doi:10.1016/j.immuni.2015.05.012. 

15 

13.  Ishii N, Takahashi T, Soroosh P, Sugamura K. OX40 -OX40 ligand interaction in T-cell-mediated 

16 

immunity  and  immunopathology. 

Adv  Immunol

.  2010;105:63-98.  doi:10.1016/S0065-

17 

2776(10)05003-0. 

18 

14.  Soroosh P, Ine S, Sugamura K, Ishii N. Differential requirements for OX40 signals on generation of 

19 

effector  and  central  memory  CD4+  T  cells. 

J  Immunol

.  2007;179(8):5014-5023. 

20 

doi:10.4049/jimmunol.179.8.5014. 

21 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

15 

 

15.  Fu  N,  Xie  F,  Sun  Z,  Wang  Q.  The  OX40/OX40L  axis  regulates  T  follicular  helper  cell 

differentiation:  implications  for  autoimmune  diseases. 

Front  Immunol

.  2021;12:670637. 

doi:10.3389/fimmu.2021.670637. 

16.  Jian Z, Wen L, Bo W, et al. Circulating CXCR3+ Tfh cells positively correlate with neutralizing 

antibody responses in HCV-infected patients, Sci. 

Rerports

. 2019;10090. 

17.  Schmitt N, Bentebibel SE, Ueno H. Phenotype and functions of memory Tfh cells in human blood . 

Trends Immunol

. 2014;35(9):436-442. doi:10.1016/j.it.2014.06.002. 

18.  Li H, Pauza CD. CD25(+) Bcl6(low) T follicular helper cells provide help to maturing B cells in 

germinal centers of human tonsil. 

Eur J Immunol

. 2015;45(1):298-308. doi:10.1002/eji.201444911. 

19.  Vyas AK, Trehanpati N. Commentary: il-21 receptor antagonist inhibits differentiation of B cells 

10 

toward 

plasmablasts 

upon 

alloantigen 

stimulation. 

Front 

Immunol

2017;8:934-. 

11 

doi:10.3389/fimmu.2017.00934. 

12 

20.  Keshavarzi E, Noveiry BB, Rezaei N. The relationship between GAD65 autoantibody and the risk of 

13 

T1DM onset. 

J Diabetes Metab Disord

. 2022;21(2):1935-1942. doi:10.1007/s40200-022-01098-w. 

14 

21.  Watanabe S, Kido J, Ogata M, Nakamura K, Mizukami T. Hyperglycemic hyperosmolar state in an 

15 

adolescent with type 1 diabetes mellitus. 

Endocrinol Diabetes Metab Case Rep

. 2019;2019:18-0131. 

16 

doi:10.1530/EDM-18-0131. 

17 

22.  Viisanen T, Ihantola EL, Näntö-Salonen K, et al. Circulating CXCR5+PD- 1+ICOS+ follicular T 

18 

Helper  Cells  are  increased  close  to the  diagnosis of Type 1  diabetes in children with multiple 

19 

autoantibodies. 

Diabetes

. 2017;66(2):437-447. doi:10.2337/db16-0714. 

20 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

16 

 

23.  Ferreira RC, Simons HZ, Thompson WS, et al. IL-21 production by CD4+ effector T cells and 

frequency  of  circulating  follicular  helper  T  cells  are  increased  in  type  1  diabetes  patients . 

Diabetologia

. 2015;58(4):781-790. doi:10.1007/s00125-015-3509-8. 

24.  M.D. Jr, Cruvinel WM, Resende LS, Resende LS, et al. Follicular helper T cell in immunity and 

autoimmunity. 

Braz J Med Biol Res

. 2016;49(5):e5209. doi:10.1590/1414-431X20165209. 

25.  Qi  H,  Cannons  JL,  Klauschen  F,  Schwartzberg  PL,  Germain  RN.  SAP-controlled  T-B  cell 

interactions 

underlie 

germinal 

centre 

formation. 

Nature

.  2008;455(7214):764-769. 

doi:10.1038/nature07345. 

26.  Meli AP, Fontés G, Leung Soo C, King IL. T follicular helper cell–derived IL-4 is required for IgE 

production  during  intestinal  helminth  infection. 

J  Immunol

.  2017;199(1):244-252. 

10 

doi:10.4049/jimmunol.1700141. 

11 

27.  Oestreich KJ, Mohn SE, Weinmann AS. Molecular mechanisms that control the expression and 

12 

activity of Bcl6 in TH1 cells to regulate flexibility with a TFH-like gene profile. 

Nat Immunol

13 

2012;13(4):405-411. doi:10.1038/ni.2242. 

14 

28.  Ballesteros-Tato A, León B, Graf BA, et al. Interleukin-2 inhibits germinal center formation by 

15 

limiting 

follicular 

helper 

differentiation. 

Immunity

2012;36(5):847-856. 

16 

doi:10.1016/j.immuni.2012.02.012. 

17 

29.  Andr&xe. Beyond regulatory T cells: the potential role for IL-2 to deplete T-follicular helper cells 

18 

and treat autoimmune diseases. 

Immunotherapy

. 2014;6(11):1207-1220. doi:10.2217/imt.14.83. 

19 

30.  Hulme MA, Wasserfall CH, Atkinson MA, Brusko TM. Central role for interleukin-2 in Type 1 

20 

diabetes. 

Diabetes

. 2012;61(1):14-22. doi:10.2337/db11-1213. 

21 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

17 

 

 

Table 1. Clinical and biochemical characteristics of the patients 

 

T2DM  group 

(n = 35) 

T1DM  group 

(n = 25) 

P

 value 

Age (year) 

41.31 ± 2.45 

36.432.95 

0.055 

Male/Female 

25/10 

14/11 

0.276 

BMI (kg/m

2

29.29 ± 0.83 

22.43 ± 0.90

b

 

<0.01 

FBG (mmol/L) 

8.90 ±  0.49 

8.77 ± 0.95 

0.894 

HbA

1c

 (%) 

10.76 ± 0.38 

10.99 ± 0.64 

0.745 

FCP (ng/ml) 

1.97 ± 0.21 

0.46 ± 0.14

b

 

<0.01 

2hCP (ng/ml) 

5.26 ± 0.48 

1.06 ± 0.25

b

 

<0.01 

GADAb (IU/ml) 

1.68 ± 0.34 

83.36 ± 35.09

b

 

<0.01 

ZnT8A  (AU/ml) 

0.60 ± 0.13 

1.43 ± 0.59

b

 

<0.01 

ICA (JDF units) 

0.06 ± 0.00 

0.79 ± 0.28

b

 

<0.01 

IAA (JDF units) 

0.17 ± 0.05 

1.19 ± 0.48

a

 

0.011 

< 0.05 compared with the control group; 

< 0.01 compared with the control group;  

BMI,  body  mass index; FPG, fasting plasma glucose; HbA

1c

, glycosylated hemoglobin; FCP, fasting 

C-peptide;  2hCP,  C-peptide after 2-h meal; GADA, glutamic acid decarboxylase antibodies; ZnT8A, 

zinc transporter-8 autoantibodies; ICA, islet-cell antibodies; IAA, insulin autoantibody 

 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

18 

 

 

Figure 1. Flow cytometry analysis of the percentage of circulating Tfh cells and their IL-21 expressions in 

patients with T1DM and T2DM. PBMCs (5 × 10

5

/tube) were isolated from individual subjects and stained 

with anti-CD4, anti-CD25, anti-CD127, anti-PD1, anti-CXCR5, and intracellular anti-IL-21. The cells 

were characterized by flow cytometry analysis by gating initially on living lymphocytes and then on 

CD4

+

CD25

CD127

effector T cells and CD4

+

CD25

CD127

+

CXCR5

+

PD1

Tfh cells. Subsequently, the 

numbers of different subsets of Tfh cells and IL-21

Tfh cells were calculated according to the frequency 

of  effector  T  cells  and  Tfh  cells.  A.  Flow  cytometry  analysis  of  Tfh  cells.  B.  The  numbers  of 

CD4

+

CD25

CD127

+

CXCR5

+

PD1

Tfh cells in T1DM and T2DM. A significant increase in the frequency 

of Tfh cells was observed in T1DM (11.35% ± 1.38%) compared to T2DM (7.63% ± 0.87%). C. Flow 

10 

cytometry analysis of IL-21

+

Tfh cells. D. Percentage of IL-21

Tfh cells in T1DM and T2DM. The IL-21 

11 

level iss significantly higher in the T1DM group (53.08% ± 4.53%) than in the T2DM group (37.04% ± 

12 

3.37%). The experimental data are expressed as x ± SD. *: 

< 0.05; **: 

< 0.01.  

13 

 

14 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

19 

 

 

Figure 2. Flow cytometry analysis of the expression of OX40 in effector T and Tfh cells in patients with 

T1DM and T2DM. PBMCs (5 × 10

5

/tube) were isolated from individual subjects and stained with anti-

CD4, anti-CD25, anti-CD127, anti-PD1, anti-CXCR5, and anti-OX40. The cells were characterized by 

flow cytometry analysis by gating initially on living lymphocytes and then on CD4

+

CD25

CD127

effector T cells or CD4

+

CD25

CD127

+

CXCR5

+

PD1

Tfh cells. Subsequently, the numbers of OX40

effector T and OX40

Tfh cells were calculated according to the frequency of effector T and Tfh cells. A. 

Flow cytometry analysis of OX40

effector T cells. B. Number of OX40

effector T cells in T1DM and 

T2DM. Compared with that in T2DM (5.42% ± 1.28%), OX40 expression in effector T cells increased in 

T1DM (12.02% ± 3.34%). C. Flow cytometry analysis of OX40

Tfh cells. D. Numbers of OX40

Tfh 

10 

cells in T1DM and T2DM. The expression of OX40 was significantly higher in Tfh cells in the T1DM 

11 

group (6.38% ± 1.29%) than in the T2DM group (2.98% ± 0.58%).The experimental data are expressed 

12 

as x ± SD. *: 

< 0.05; **: 

< 0.01. 

13 

 

14 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

20 

 

 

Figure 3. Flow cytometry analysis of the expression of OX40L in CD14

+

 monocytes and CD19

+

 B cells in 

T1DM and T2DM patients. PBMCs (5 × 10

5

/tube) were isolated from individual subjects and stained with 

anti-CD14, anti-CD19, and anti-OX40L. The cells were characterized by flow cytometry analysis by 

initially gating living monocytes and B cells. Subsequently, the numbers of OX40L

+

CD14

+

 monocytes 

and OX40L

+

CD19

+

 B cells were calculated. A. Flow cytometry analysis of OX40L

+

CD19

+

 B cells. B. 

Numbers of OX40L

+

CD19

+

 B cells in T1DM and T2DM. The percentage of OX40L

+

CD14

+

 monocytes 

(14.25% ± 3.59%) was higher in T1DM than in T2DM (6.12% ± 1.29%). C. Flow cytometry analysis of 

OX40L

+

CD14

+

  monocytes.  D.  Numbers  of  OX40L

+

CD14

+

  monocytes  in  T1DM  and  T2DM. The 

expression of OX40L in CD19

+

 B cells was higher in T1DM (11.68% ± 2.05%) than in T2DM (4.04% ± 

10 

0.60%). The experimental data are expressed as x ± SD. *: 

< 0.05; **: 

< 0.01. 

11 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

21 

 

 

 

Figure 4. Correlation between serum levels of GADA, ZnT8A, and ICA and the ratio of OX40

+

 Tfh cells 

in T1DM. A. Correlation of serum levels of GADA with the ratio of OX40

+

 Tfh cells in T1DM. B. 

Correlation of serum ZnT8A levels with the ratio of OX40

+

 Tfh cells in T1DM. C. Correlation of serum 

ICA levels with the ratio of OX40

+

 Tfh cells in T1DM. The percentage of OX40

Tfh cells in T1DM is 

positively associated with GADA levels (

p

 < 0.05), but not with ZnT8A and ICA levels. 

 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

22 

 

 

Figure 5. OX40 promoted B-cell differentiation induced by Tfh cells

 in vitro.

 Peripheral blood Tfh cells 

were  obtained  from  6  T1DM  and  4  T2DM  cells  incubated  with  B cells with or without sOX40L. 

Cocultured cells were collected and stained with anti-CD19 and anti-138 antibodies. The cells were 

characterized  by  flow cytometry analysis by initially gating B cells. Subsequently, the numbers of 

CD19

CD138

+

 plasmacytes was calculated. The experimental groups included anti-CD3+SEB+B, anti-

CD3+SEB+B+Tfh, and anti-CD3+SEB+B+Tfh+sOX40L. A. Flow cytometry analysis of CD19

-

CD138

+

 

plasmacytes. B. Percentages of plasmacytes in the different cocultured groups. Compared with T2DM, a 

higher percentage of plasmacytes was detected when B cells were cocultured with Tfh cells in T1DM. 

Furthermore, after sOX40L protein was added, the percentage of plasmacytes was significantly increased 

10 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024

dgae248-html.html
background image

23 

 

in the T1DM group. Blockade of OX40/OX40L signaling inhibits B-cell differentiation induced by Tfh 

cells 

in vitro. 

Peripheral blood Tfh cells obtained from 3 T1DM and 2 T2DM cells incubated with B cells 

with or without anti-OX40L antibodies. Subsequently, the numbers of CD19

CD138

+

 plasmacytes was 

calculated.  Experimental  groups  included  anti-CD3+SEB+B,  anti-CD3+SEB+B+Tfh,  and  anti-

CD3+SEB+B+Tfh+anti-OX40L.  C.  Flow  cytometry  analysis  of  CD19

CD138

+

  plasmacytes.  D. 

Percentages of plasmacytes in the different cocultured groups. Compared with the group without anti -

OX40L antibodies, these antibodies significantly downregulated the percentage of plasmacytes in T1DM. 

Therefore, blockade of OX40/OX40L signaling inhibits B-cell differentiation induced by Tfh cells in 

vitro. The experimental data are expressed as x ± SD. *: 

< 0.05.

 

 

10 

ACCEPTED MANUSCRIPT

Downloaded from https://academic.oup.com/jcem/advance-article/doi/10.1210/clinem/dgae248/7646363 by guest on 18 April 2024