immundefekte und überreaktionen - Institut für Klinische Immunologie
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Vorlesung Immunologie 6. Semester Humanmedizin IMMUNDEFEKTE und ÜBERREAKTIONEN 1/10 IMMUNDEFEKTE UND ÜBERREAKTIONEN Vorlesung 7 Klassifikation der Immundefekte 1. Definition des Begriffes ¾ Unter einem Immundefekt verstehen wir einen angeborenen oder erworbenen Funktionsverlust oder eine beträchtliche Funktionsminderung des Immunsystems. ¾ Im Allgemeinen haben Immundefekte eine erhöhte Infektanfälligkeit zur Folge, unter Umständen auch eine schlechtere Tumorkontrolle. ¾ Die komplette Zusammenstellung der bisher beschriebenen Immundefekte findet sich in den regelmäßig ergänzten Immuno Deficiency Reports der WHO. ¾ Mittlerweile sind über 100 Defekte molekulargenetisch definiert. Die exakte Kenntnis des Defekts erleichtert Prognosen, erlaubt Ratschläge zur Lebensführung und ist die Voraussetzung für zukünftige Therapien! 2. Einteilung der Immundefekte Defekte der Milieu- oder Epithelbarrieren Angeborene (primäre) Immundefekte ¾ unspezifische Resistenzstörungen Phagozytendefekte Komplementdefekte ¾ spezifische Immundefekte B-Zelldefekte T-Zelldefekte Kombinierte Defekte Erworbene (sekundäre) Immundefekte ¾ unspezifische ID als Begleiterkrankung Iatrogene/Externe ID ¾ spezifische Defekte der Angeborenen Immunität Defekte der Adaptiven Immunität latrogen durch spez. Therapeutika Angeborene Immundefekte gemäß WHO-Klassifikation ¾ Kombinierte Immundefekte ¾ ID mit Antikörpermangel (hauptsächlich) ¾ ID mit T-Zelldefekt (hauptsächlich) ¾ Andere gut definierte ID-Syndrome ¾ ID mit lymphoproliferativer Erkrankung ¾ ID, assoziiert mit anderer Erkrankung ¾ Komplementdefekte ¾ ID der Granulozyten und Makrophagen Emmrich, 2007 Vorlesung Immunologie 6. Semester Humanmedizin IMMUNDEFEKTE und ÜBERREAKTIONEN 2/10 Angeborene Immundefekte 0. Defekte der Milieu- oder Epithelbarrieren Resistenzstörungen betreffen vornehmlich Milieu-Barrieren und Epithelbarrieren der Grenzflächenorgane Haut, Respirationstrakt, Gastrointestinaltrakt, Urogenitaltrakt. Beispiel: Atopiker leiden nicht selten unter einer erblichen Störung des Säureschutzmantels der Haut mit ph-Anstieg und vermehrten Hautinfektionen. 1. Kombinierte Immundefekte [Severe Combined Immuno Deficiency (SCID)] Maximalform SCID ¾ Definition Zahlenmäßige und/oder funktionelle Beeinträchtigung von T-und B-Zellen, ausgeprägte Lymphopenie, Hauttest negativ ¾ Erbgang Autosomal rezessiv oder X-chromosomal, (Jungen !) auch sporadisch auftretend ¾ Klinik Schwerste Infektionen in den ersten Lebensmonaten (CMV,Pneumocystis) ¾ Prognose Ohne Behandlung meist Tod im ersten Lebensjahr ¾ Therapie Stammzelltransplantation Somatische Gentherapie (s. ADA-Defekt) ABER : Entwicklung somat. Gentherapie derzeit gestoppt! Häufige Formen Die meisten kombinierten Immundefekte betreffen die γ-Kette von Zytokinrezeptoren (ca. 45 %) 1. 2. 3. 4. 5. Emmrich, 2007 Retikuläre Dysgenesie zzgl. Mono- und Neutropenie schwerste Form SCID ohne T-und B-Zellen Normale Hämatopoese NK-Zellen intakt SCID mit B-Zellen (Schweizer-Typ) Normale Hämatopoese NK-Zellen fehlen SCID mit ADA-Mangel SCID mit MHCI/II – Defekt Defekte Antigenpräsentation bar lymphocyte syndrome Vorlesung Immunologie 6. Semester Humanmedizin IMMUNDEFEKTE und ÜBERREAKTIONEN 3/10 2. Immundefekte mit Antikörpermangel (hauptsächlich) ¾ Kongenitale Agammaglobulinämien • Bekannteste Form: Typ Bruton • Kompletter Antikörpermangel aller Ig-Klassen bei erhaltener T-Zellimmunität ¾ Kongenitale Dysgammaglobulinämien • Häufigste Form 1 : 500 : Selektiver IgA-Mangel (<0,3 g/l, Norm: 0,9 – 4,5 g/l) • Defekt oder deutliche Verminderung bestimmter Ig-Klassen ¾ ¾ ¾ ¾ Selektiver IgM-Mangel (<0,2 g/l, Norm: 0,6 - 2,8 g(l) Selektive IgG-Subklassendefekte Humorale Immundefizienz mit erhöhtem IgM Variable Hypogammaglobulinämie CVID häufig ! common variable immunodeficiency 3. Immundefekte mit T-Zelldefekt (hauptsächlich) ¾ Idiopathische CD4-Lymphopenie 4. Andere gut definierte Immundefekt-Syndrome Immundefekt steht im Vordergrund ¾ Ataxia telangiectasia Louis-Bar-Syndrom T-B-Immundefekt mit Kleinhirnataxie okulokutane Teleangiektasien, endokrinologische Störungen und erhöhte Tumorinzidenz. Rezidivierende Pneumonien und Bronchiektasenbildung. Autosomal rezessiv ¾ Wiskott-Aldrich Syndrom Thrombozytopenie defekte Thrombo-zyten, Ekzeme, Lymphome, Autoimmunkrankheiten ¾ DiGeorge-Syndrom Thymushypoplasie, Hypoparathyreoidis-mus, Gesichtsdysmorphie (fischartiger Mund, kurzer Unterkiefer, eingekerbte Ohren) Leitsymptom: hypokalzämische Krämpfe, T-Zellen fehlen bei 10-20% der Fälle 5. Immundefekt mit lymphoproliferativer Erkrankung ¾ Autoimmun-lymphoproliferatives Syndrom (ALPS) Mutation im Fas-Gen (CD95) = gestörte Apoptoseinduktion Emmrich, 2007 Vorlesung Immunologie 6. Semester Humanmedizin IMMUNDEFEKTE und ÜBERREAKTIONEN 4/10 6. Immundefekt assoziiert mit anderer Erkrankung Immundefekt nicht immer im Vordergrund ¾ Down-Syndrom assoziiert mit Chromosomendefekte und ID ¾ Knorpel-Haar-Dysplasie assoziiert mit Skelettauffälligkeiten und ID ¾ Hyper-IgE-Syndrom, mucocutane Candidiasis, verschiedene Immundefekte 7. Komplementdefekte ¾ Paroxysmale nächtliche Hämoglobinurie (PNH) Typ I : Fehlende Verankerung von Membranmolekülen durch Phosphatidyl-InositolGruppen Typ II : Defekt des decay accelerating factor (DAF) Typ III : Defekt des membrane attack complex inhibitor factor (MACIF) ¾ Hereditäres angioneurotisches Ödem (Quincke) Häufigster Komplementdefekt C1-Esterase-Inhibitor stark vermindert, dadurch fehlende Inaktivierung von C1sEsterase und Plasmin 8. Immundefekt der Granulozyten und Makrophagen ¾ Septische Granulomatose chronic granulomatous disease CGD Schwere rezidivierende Infekte im Kindesalter Ursache: Defekt im Zytochrom b ¾ Chediak - Higashi-Syndrom Schwere rezidivierende Infekte im Kindesalter und partieller okulokutaner Albinismus Ursache: Defizit von Elastase und Kathepsin G in den Lysosomen und gestörte Degranulation ¾ Kongenitaler Adhärenz-Protein-Defekt Verzögertes Abfallen der Nabelschnur Oryphalitis, keine Eiterbildung Ursache: Defekte Expression der gemeinsamen β-Kette (CD18) der Adhärenzmoleküle LFA-1, CR3 ¾ Hereditärer Myeloperoxidasedefekt Systemische rezidivierende Candidiasis Ursache: Myeloperoxidasemangel Emmrich, 2007 Vorlesung Immunologie 6. Semester Humanmedizin IMMUNDEFEKTE und ÜBERREAKTIONEN 5/10 Erworbene Immundefekte 1. Erworbene unspezifische Immundefekte Immundefekt als Begleiterkrankung ¾ Zelluläre und humorale Immundefekte können infolge verschiedener Grunderkrankungen oder Belastungssituationen auftreten. - Unter-/ Überernährung - Polytrauma, Verbrennungen - Renaler, enteraler Eiweißverlust - Tumore (Kachexie) - Infektionskrankheiten - Exzessiver Stress - Alter ¾ Meist liegt dem eine mangelnde Proteinsyntheseleistung mit Konsequenzen für die Quantität der Zellproduktion und der produzierten Antikörpermenge zu Grunde. Auch hormonelle Einflüsse können beteiligt sein. Ausgeprägte Metastasierung in das Knochenmark beeinträchtigt die Hämatopoese. ¾ Merke: Körperliche Bewegung mobilisiert hämatopoetische Stammzellen. Iatrogen/Extern induzierter Immundefekt ¾ Immundefekte können infolge von ärztlichen Behandlungen (iatrogen) oder externer Einflussnahme versehentlich oder mit bewusster Inkaufnahme auftreten. - Immunsuppressive Therapie - Chemotherapie - Bestrahlungen - Belastende operative Eingriffe - Entfernung von Immunorganen (z.B. Milz) 2. Erworbene spezifische Immundefekte Spezifischer Defekt der Angeborenen Immunität ¾ Wird die Phagozytoseleistung insgesamt permanent überfordert, so kommt es zu einer Blockade das retikuloendotheliale System (RES) und des MPS . Spezifischer Defekt der Adaptiven Immunität ¾ Nur wenige Infektionskrankheiten verursachen spezifische Immundefekte. Hierzu gehört AIDS, da HIV über das gp 120 Hüllprotein an CD4-Moleküle auf ThZellen bindet. Alarmschwelle < 100 CD4+-Zellen/µl Blut Emmrich, 2007 Vorlesung Immunologie 6. Semester Humanmedizin IMMUNDEFEKTE und ÜBERREAKTIONEN 6/10 Iatrogen durch spezifische Therapeutika ¾ Zur Zeit werden verschiedene Therapien z.B. auf der Basis von monoklonalen Antikörpern entwickelt, die sehr spezifisch in das Immunsystem eingreifen und ggf. auch Defekte auslösen können, die es zu erkennen gilt. ¾ ausgewählte monoklonale Antikörper gegen Zelloberflächenmoleküle des Immunsystems. Bereits zugelassen oder in klinischer Erprobung: - Alemtuzumab CD52 - Apolizumab HLA-DR - Muronomab CD3 - Daclizumab CD25 - Rituximab CD20 - Natalizumab CD49d BEACHTE: Gute immunologische Kenntnisse sind für die Interpretation und Risikoanalyse neuer spezifischer Immuntherapeutika wichtig! Therapeutische monoklonale Antikörper können Testergebnisse beeinflussen. Klassifikation der Überreaktionen Typ Charakteristik Pathogenetisch domininanter Effektor I Soforttyp IgE II Zytotoxischer Antikörper-Typ IgM, IgG III Immunkomplex-Typ IgM, IgG IV Zellulärer Typ (DTH)* Th1-Zellen * DTH = Delayed Type Hypersensitivity 1. Typ I: Soforttyp durch IgE (2 – 30 min Reaktionszeit) Antigen induziert crosslinking von IgE, das an Mastzellen und Basophilen gebunden ist. Dadurch werden vasoaktive Mediatoren freigesetzt. Man unterscheidet primäre (Histamin, Serotonin, Chemotaxine) und sekundäre Mediatoren (z.B. Entzündungsmediatoren). Systemische und lokale Anaphylaxie Genetische Prädisposition ¾ ¾ ¾ ¾ Allergische Rhinitis (Heuschnupfen) Allergisches Asthma bronchiale Lebensmittelallergie Allergisches Ödem (z.B. Bienenstich) Emmrich, 2007 Vorlesung Immunologie 6. Semester Humanmedizin IMMUNDEFEKTE und ÜBERREAKTIONEN 7/10 Lebensbedrohliche Zustände bei anaphylaktischem Schock Blutdruckabfall (< Vasodilatation) Ödeme (< Kapillarleck) 2. Typ II: Zytotoxische Antikörper-Typ (5 – 8 h Reaktionszeit) Antikörper (IgM, IgG) gegen Zelloberflächenmoleküle vermitteln Zellzerstörung über Komplement oder ADCC (Antibody-Dependent Cellular Cytotoxicity). Antikörper gegen Fremdantigene ¾ Transfusionsreaktion ¾ Hyperakute Transplantatabstoßung ¾ Fetale Erythroblastose Autoantikörper ¾ Autoimmun-hämolytische Anämie ¾ Goodpasture-Syndrome Anti-KollagenTyp IV in Basalmembran der Lungenendothelien 3. Typ III: Immunkomplexe (2 – 8 h Reaktionszeit) Immunkomplexe werden im Gewebe subendothelial deponiert und induzieren Komplementaktivierung und die Attraktion von Entzündungszellen. ¾ Arthus Reaktion (lokal, bei präformiertem anti-Ig) ¾ Serum-Krankheit (systemisch, präformiertes anti-Ig) ¾ Nierenbeteiligung bei SLE* (Nephritis durch Ablagerung von dsDNA-anti-dsDNA Antikörpern) * SLE = Systemic lupus erythematodes 4. Typ IV: Zellulärer (DTH) Typ (24 – 72 h Reaktionszeit) Sensibilisierte Th1-Zellen aktivieren und attrahieren durch Zytokine (IFNγ, Chemokine) Makrophagen und T-Zellen und erzeugen ein entzündliches Infiltrat. ¾ ¾ ¾ ¾ Kontaktdermatitis Transplantatrejektion Tuberculoide Lepra Jones-Mote-Reaktion (basophile kutane Anaphylaxie) Emmrich, 2007 Vorlesung Immunologie 6. Semester Humanmedizin IMMUNDEFEKTE und ÜBERREAKTIONEN 8/10 Grundlagen der Immundiagnostik 0. Übersicht Messung von löslichen Antigenen und Antikörpern ¾ Immunpräzipitation Die Heidelberger- Kurve gibt das Antigen/Antikörper – Verhältnis an, das zu einer Präzipitation führt. ¾ Enzym-Immuno-Assay (EIA) Messung von Phagozytenfunktionen ¾ Chemotaxis Messung von Lymphozytenfunktionen ¾ Proliferation (LTT) ¾ Zytotoxizität (CTL-Test) ¾ ELISPOT-Test Nachweis von zellulären Antigenen ¾ Direkte und indirekte Immunfluoreszenz ¾ Durchflußzytometrie Expositionstests ¾ Hauttests Vorgehen bei Verdacht auf Immundefekt 1. Lösliche Antigene und Antikörper Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay (ELISA) Festphase ¾ weit verbreitetes und hochempfindliches Nachweisverfahren verschiedene Enzyme: z.B. Peroxidase, alkalische Phosphatase verschiedene Substrate: z.B. chromogene oder fluorogene Substrate ¾ Testphasen-Konfiguration Zugabe von Antigen zum Testgefäß, Bindung – nicht gebundener Überschuß durch Waschen entfernen – Zugabe von Patientenserum mit zu testenden Antkörpern – nicht gebundener Überschuß durch Waschen entfernen – Zusatz von Enzymmarkiertem Zweitantikörper – nicht gebundener Überschuß durch Waschen entfernen – Substratzugabe und Substratumsetzung – photometrische Messung. 2. Messung von Phagozytenfunktionen Chemotaxis und Phagozytosekapazität ¾ Chemotaxis bezeichnet das Anlocken durch chemische Reize Im Test werden die Zellen (z.B. Granulozyten) einem Konzentrationsgradienten eines chemoattractants ausgesetzt und ihre Wanderungsstrecke wird qualitativ oder quantitativ bestimmt. ¾ Phagozytose bezeichnet die Aufnahme von Partikeln durch Zellen Zur Messung werden markierte Partikel oder Bakterien eingesetzt. Die aufgenommenen Partikel werden mikroskopisch ausgezählt oder mit Durchflusszytometrie gemessen. Emmrich, 2007 Vorlesung Immunologie 6. Semester Humanmedizin IMMUNDEFEKTE und ÜBERREAKTIONEN 9/10 3. Messung von Lymphozytenfunktionen Proliferation LTT = Lymphozyten-Transformations-Test (z.B. zur Funktionsbestimmung von Tc, CTL oder NK-Zellen) ¾ Die DNS-Syntheserate wird häufig verwendet, um ein Maß für die Teilungsaktivität (Proliferation) von stimulierten Lymphozyten zu erhalten. Hierzu wird radioaktives markiertes [3H]-Thymidin eingesetzt. ¾ Die Stimulation kann unspezifisch durch Mitogene (2-3d) oder spezifisch durch Antigen erfolgen (7d). Auch Zellen können als Antigen in der Lymphozytenmischkultur (mixed lymphocyte culture, MLC) eingesetzt werden. (siehe HLA-Typisierung). Bei der sogenannten Einwegstimulation wird eine der Zellpopulationen (Stimulatoren) durch Bestrahlung oder Antimetabolite blockiert, damit nur die Proliferation der Responder gemessen wird. Zytotoxizität (Cr51-release) ¾ Um zytotoxische T-Lymphozyten (CTL) zu erzeugen, wird zunächst eine MLC durchgeführt. CTL entstehen dabei als Responder-Zellen. ¾ Im zweiten Schritt werden die Responder CTL-Zellen mit [51Cr]-markierten Zielzellen in Kontakt gebracht, die den gleichen HLA-Phänotyp wie die Stimulatoren aus der MLC aufweisen. Dann wird das freigesetzte 51Cr durch Radioaktivitätsmessung bestimmt. ELISPOT-Test ¾ Mit dem ELISPOT-Test können einzelne B-Zellen, die spezifische Antikörper produzieren, oder individuelle T-Zellen, die bestimmte Zytokine sezernieren, nachgewiesen werden. Das Sekretionsprodukt wird im Umkreis der Zelle als mikroskopisch kleiner Fleck (spot) nachgewiesen. 4. Messung von zellulären Antigenen Direkte und indirekte Immunfluoreszenz ¾ Zelluläre Antigene können mit Hilfe Fluoreszenzfarbstoff-markierter Antikörper in der Immunhistologie oder Immunzytologie nachgewiesen werden. ¾ Die zum Nachweis verwendeten Antikörper werden mit Fluorochromen markiert, die im unsichtbaren Spektralbereich (meist UV) absorbieren und längerwelliges Licht emittieren. Die Auswertung erfolgt im Fluoreszenz-Mikroskop oder maschinell mit der Durchflusszytometrie. Durchflußzytometrie ¾ Bei der Fluoreszenz-aktivierten Durchflusszytometrie werden zelluläre Antigene im Inneren oder auf Zellen mit Hilfe von Fluorochrom-markierten Antikörpern nachgewiesen. ¾ Die Messung erfolgt maschinell an einem Strom von Einzelzellen und die Ergebnisse werden ein- oder zweidimensional in Histogrammen dargestellt. Emmrich, 2007 Vorlesung Immunologie 6. Semester Humanmedizin IMMUNDEFEKTE und ÜBERREAKTIONEN 10/10 5. Expositionstests Hauttest ¾ Präparationen gängiger mikrobieller oder pflanzlicher Allergene werden im Vergleich zu Kontrollen (Lösungsmittelkontrolle) intracutan mit Injektionsnadeln oder mit Lanzettenstempeln appliziert. Gemessen werden kreisförmige Durchmesser des Hofes der Schwellung und Rötung. 6. Strategische Schritte bei Defektverdacht Anamnese (Frage und Überlegung) ¾ Eigenanamnese Pneumonien, Durchfälle, Haut- und Harnwegsinfektionen, Infekthäufigkeit und – Dauer, Sexualverhalten, Drogen, Erhalt von Blut-Blutprodukten ¾ Familienanamnese Allergien, Malignome, spezielle Krankheiten bei Blutsverwandtschaft ¾ Ausschluss u. a. von lymphatischen Systemerkrankungen, Malignomen, chronischen Infekten und Erkrankungen, Stoffwechselkrankheiten, Autoimmunopathien Diagnostik und Hauptsymptome Hauptsymptome Gehäufte Infekte und lange Dauer ¾ Jährlich > 3 Episoden ¾ mit ≥ 4 Wochen Dauer Ungewöhnliche Erreger ¾ Hinweis auf T-Zelldefekt Pneumocystis carinii, Candida albicans, Mycobakterien Diagnostik Humorale Immunität (B-Zellen) • Quantitative Bestimmung IgG,IgM,IgA,IgE • Antikörpertiter gegen Blutgruppen • Antikörpertiter spezif. Antikörper Zelluläre Immunität (T-Zellen) • Differentialblutbild Lymphozyten (%,abs.) • Durchflußzytometrie CD4+,CD8+(%,abs.) ¾ Hinweis auf B-Zelldefekt Hämophilus influenzae, Meningokokken, Strept. pneumoniae ¾ Hinweis auf Komplementdefekt Komplementsystem Neisserien (Gonorrhoe, Meningitis) • CH50, C3, C4, C3d und Aktivität Grenzwert unterschritten Gesamt-Ig < 2 g/l (Norm ca. 15 g/l) Emmrich, 2007 Phagozytose (Granulozyten) • Differentialblutbild Absolutzahl • Funktion Chemotaxis, Phagozyt., Bakteriz Expositionstest (Haut)
