Antiphospholipid syndrome (APS) is defined by recurrent pregnancy loss and thrombosis in the presence of antiphospholipid (aPL) Ab’s. Currently, therapy for pregnant women with APS is focused on preventing thrombosis, but anticoagulation is only partially successful in averting miscarriage. We hypothesized that complement activation is a central mechanism of pregnancy loss in APS and tested this in a model in which pregnant mice receive human IgG containing aPL Ab’s. Here we identify complement component C5 (and particularly its cleavage product C5a) and neutrophils as key mediators of fetal injury, and we show that Ab’s or peptides that block C5a–C5a receptor interactions prevent pregnancy complications. The fact that F(ab)′2 fragments of aPL Ab’s do not mediate fetal injury and that C4-deficient mice are protected from fetal injury suggests that activation of the complement cascade is initiated via the classical pathway. Studies in factor B–deficient mice, however, indicate that alternative pathway activation is required and amplifies complement activation. In contrast, activating FcγRs do not play an important role in mediating aPL Ab–induced fetal injury. Our findings identify the key innate immune effectors engaged by pathogenic autoantibodies that mediate poor pregnancy outcomes in APS and provide novel and important targets for prevention of pregnancy loss in APS.

Antiphospholipid syndrome (APS) is defined by recurrent pregnancy loss and thrombosis in the presence of antiphospholipid (aPL) Ab's. Currently, therapy for pregnant women with APS is focused on preventing thrombosis, but anticoagulation is only partially successful in averting miscarriage. We hypothesized that complement activation is a central mechanism of pregnancy loss in APS and tested this in a model in which pregnant mice receive human IgG containing aPL Ab's. Here we identify complement component C5 (and particularly its cleavage product C5a) and neutrophils as key mediators of fetal injury, and we show that Ab's or peptides that block C5a–C5a receptor interactions prevent pregnancy complications. The fact that F(ab)′2 fragments of aPL Ab's do not mediate fetal injury and that C4-deficient mice are protected from fetal injury suggests that activation of the complement cascade is initiated via the classical pathway. Studies in factor B–deficient mice, however, indicate that alternative pathway activation is required and amplifies complement activation. In contrast, activating FcγRs do not play an important role in mediating aPL Ab–induced fetal injury. Our findings identify the key innate immune effectors engaged by pathogenic autoantibodies that mediate poor pregnancy outcomes in APS and provide novel and important targets for prevention of pregnancy loss in APS.

Toll-like receptors (TLRs) and complement are 2 components of innate immunity that are critical for first-line host defense and elicitation of adaptive immune responses. Many pathogen-associated molecular patterns activate both TLR and complement, but whether and how these 2 systems, when coactivated in vivo, interact with each other has not been well studied. We demonstrate here a widespread regulation of TLR signaling by complement in vivo. The TLR ligands lipopolysacharride (TLR4), zymosan (TLR2/6), and CpG oligonucleotide (TLR9) caused, in a complement-dependent manner, strikingly elevated plasma interleukin-6 (IL-6), tumor necrosis factor α (TNF-α), and IL-1β, and/or decreased plasma IL-12 levels in mice deficient in the membrane complement inhibitor decay-accelerating factor (DAF). A similar outcome was observed in wild-type mice cotreated with the TLR ligands and cobra venom factor, a potent complement activator. The regulatory effect of complement on TLR-induced cytokine production in vivo was mediated by the anaphylatoxin receptors C5aR and C3aR. Additionally, changes in lipopolysaccharide (LPS)–induced cytokine production in DAF-deficient mice correlated with increased mitogen-activated protein kinase and nuclear factor-κB activation in the spleen. These results reveal a strong interaction between complement and TLR signaling in vivo and suggest a novel mechanism by which complement promotes inflammation and modulates adaptive immunity.