Labordiagnostik in d..

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AUTOANTIKÖRPER UND IHRE DIAGNOSTISCHE
WERTIGKEIT
IN DER RHEUMATOLOGIE
Dr. Günter Steiner
Ludwig Boltzmann Institut
Für Rheumatologie und Balneologie
Aussenstelle KH Lainz
Einleitung
Systemische rheumatische Erkrankungen unterscheiden sich in grundlegender Weise von den
übrigen Erkrankungen des rheumatischen Formenkreises dadurch, daß ihrer Pathogenese
Autoimmunprozesse zugrunde liegen, die zur Produktion einer Vielzahl unterschiedlicher
Autoantikörper
führen
können.
Zum
Unterschied
von
Organ-spezifischen
Autoimmunerkrankungen sind die Autoreaktivitäten nicht gegen ein bestimmtes Organ bzw.
die spezifisch dort exprimierten Antigene gerichtet, sondern in charakteristischer Weise gegen
ubiquitäre Antigene, von denen die meisten im Zellkern lokalisiert sind und daher in so gut
wie allen Zellen bzw. Geweben des menschlichen Organismus exprimiert werden. Daher
werden die dagegen gerichteten Autoantikörper mit einem Sammelbegriff auch als
antinukleare Antikörper (ANA) bezeichnet. Die Antigene sind fast immer Bestandteile von
makromolekularen Ribonukleoprotein (RNP) Komplexen, die aus Ribonukleinsäuren (RNA)
bzw. Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Proteinen bestehen. Als typische und wichtige
Beispiele seien Nukleosomen, Zentromere, Ribosomen und spleißosomale Komplexe genannt.
Dabei ist die Immunantwort oft gegen mehrere Komponenten eines derartigen Komplexes
gerichtet; so kann man z.B. bei SLE PatientInnen sehr häufig Antikörper gegen
doppelsträngige (ds) DNA und Histone (also Bestandteile des Nukleosoms) im selben Serum
finden. Diese Beobachtungen haben zur Formulierung des sog. "Partikel Konzepts der
Autoimmunität"
geführt,
demnach
Toleranzbruch
gegen
eine
Komponente
eines
makromolekularen Komplexes in der Folge zum Toleranzverlust gegen andere Komponenten
führen kann. Dieser Vorgang wird durch intermolekulare Epitopausbreitung (englisch:
2
"intermolecular epitope spreading") erklärt. Dabei wird von der Annahme ausgegangen, daß
autoreaktive B Zellen über ihre Antigenrezeptoren den gesamten Komplex binden und nach
Internalisierung und Prozessierung dessen Bestandteile (in Form von Peptiden über MHC
Klasse II Moleküle) autoreaktiven T Zellen präsentieren, die dann ihrerseits weitere
autoreaktive B Zellen anderer Spezifität stimulieren können.
Da einige der Antigene in weitgehend krankheitsspezifischer Weise erkannt werden (z.B.
dsDNA beim SLE, Topoisomerase I bei der Sklerodermie, tRNA Synthetasen bei der Polybzw. Dermatomyositis), kann die Bestimmung dieser Autoantikörper sehr hilfreich bei
Erstellung der Diagnose sein. Trotz der manchmal hohen Krankheitsspezifität ist die
pathogenetische Bedeutung der antinuklearen Autoimmunreaktionen in der überwiegenden
Zahl der Fälle unklar, weshalb sie von manchen Autoren mehr als Epiphänomene denn als
krankheitsauslösende Prozesse betrachtet werden.
Neben den ANA sind noch zwei weitere Gruppen von diagnostisch bedeutsamen
Autoreaktivitäten zu nennen, nämlich Autoantikörper gegen zytoplasmatische Antigene
neutrophiler Granulozyten (ANCA) für die Diagnostik der Vaskulitiden und Autoantikörper
gegen Phospholipide (APL), insbesondere solche gegen Cardiolipin (ACL), die in der
Diagnostik des Antiphospholipid-Syndroms große Bedeutung erlangt haben. Schließlich
müssen noch die bereits klassischen Rheumafaktoren (RF) erwähnt werden, die im Gegensatz
zu den bisher genannten Autoantikörpern gegen ein extrazelluläres Antigen gerichtet sind,
nämlich den (konstanten) Fc Teil von Immunglobulin (Ig) G . Diese sind zwar charakteristisch
für die CP, stellen aber keineswegs eine strikt krankheitsspezifische Autoreaktivität dar, da sie
relativ häufig auch bei Kollagenosen, sowie auch im Verlauf von (chronischen) Infektionen
und andereren Erkrankungen auftreten können. Allerdings sind in den letzten Jahren einige
vielversprechende neue Autoantikörper bei der chronische Polyarthritis beschrieben worden,
die eine wertvolle Ergänzung zur RF Bestimmung darstellen könnten und im letzten Abschnitt
dieses Kapitels besprochen werden.
3
1.
Antikörper
gegen
Zellkernbestandteile
(Antinucleare
Antikörper, ANA)
Die für die Diagnostik der Kollagenosen wichtigsten antinuklearen Autoantikörper sowie die
entsprechenden Antigene sind in Tabelle 1 aufgelistet. ANA treten bei allen Kollagenosen auf,
insbesondere bei Systemischem Lupus erythematodes und Mischkollagenose (englisch:
"Mixed Connective Tissue Disease", MCTD), wo sie bei fast allen PatientInnen in oft hohen
Titern nachgewiesen werden können. Andererseits sind ANA bei der chronischen Polyarthritis
(CP) wesentlich seltener als bei den Kollagenosen zu finden. Zum generellen ANA Nachweis
dient die Methode der indirekten Immunfluoreszenzmikroskopie, bei der das Patientenserum
mit auf Objektträgern fixierten Gewebs- oder Zellpräparationen inkubiert wird. Dabei hat sich
insbesondere die humane Zelllinie Hep-2 als sehr geeignet erwiesen und die früher häufig
verwendeten Rattenleberschnitte weitgehend verdrängt. Von Bedeutung bei der Interpretation
eines ANA Befundes ist die Höhe der Titerstufe, da ANA in niederen Titern (bis 1:160) auch
bei gesunden Personen auftreten können. ANA bewirken eine mehr oder weniger
charakteristische Anfärbung der Zellkerne, wobei oft schon auf Grund der Art des
beobachteten Musters eine erste ANA Subtypifizierung vorgenommen werden kann, die in
manchen Fällen sogar die Identifizierung der Spezifität ermöglicht (z.B. anti-Zentromer
Antikörper). Die weitere und spezifischere Typifizierung erfolgt jedoch in der Regel mittels
anderer
Methoden,
wie
Immundiffusion
(Ouchterlony
Technik
bzw.
Gegenstromelektrophorese), ELISA oder Immunoblot, wobei speziell beim ELISA in den
letzten Jahren vermehrt rekombinante Antigene (in Bakterien oder Insektenzellen exprimierte
humane Proteine) zum Einsatz gekommen sind.
Antikörper gegen doppelsträngige DNA (dsDNA )und Histone
Antikörper gegen native doppelsträngige DNA (im folgenden als anti-DNA Antikörper
bezeichnet) werden als weitestgehend spezifisch für den SLE betrachtet und stellen den
wichtigsten Marker-Autoantikörper für diese Erkrankung dar. Darüberhinaus und zum
Unterschied von von den meisten anderen Autoantikörpern zeigen sie eine gewisse (aber nicht
strikte) Korrelation mit der Krankheitsaktivität. Ihre quantitative Bestimmung kann daher
auch prädiktiven Wert haben, da ein Anstieg des Serumtiters häufig einem Aktivitätsschub
vorausgeht oder ihn begleitet und ein Abfall ein Indiz für den therapeutischen Erfolg
darstellen kann. Anti-DNA Antikörper treten signifikant häufiger bei PatientInnen mit
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Nierenbeteiligung auf und spielen auch eine gewisse pathogenetische Rolle, da ihre Bindung
bzw. die Anlagerung von DNA-Immunkomplexen an das Glomerulum zu schweren
Schädigungen des Organs (Lupus Nephritis) führen kann. Der Nachweis von anti-DNA
Antikörpern kann sowohl mittels Immunfluoreszenz (Crithidien-Test) als auch mittels eines
radiochemischen Verfahrens (Farr-Assay) erfolgen. Die erstgenannte Methode zeichnet sich
durch Einfachheit aus, ist aber weniger sensitiv als der Farr-Assay, der allerdings den Einsatz
von Radioaktivität verlangt und daher nur in entsprechend ausgerüsteten Speziallabors
durchgeführt werden kann. Auf Grund seiner höheren Sensitivität ist er aber besser für
Verlaufskontrollen geeignet. Neuerdings werden zum Nachweis von anti-DNA Antikörpern
auch ELISAs eingesetzt, die aber relativ anfällig für falsch positive Ergebnisse sind, da sie
auch diagnostisch wenig relevante Antikörper niedriger Affinität erfassen. Sie sollten daher
nur in Verbindung mit einer der beiden anderen Methoden verwendet werden (etwa als
"Screening Test" oder zur Quantifizierung von anti-DNA Antikörpern in gesichert positiven
Seren).
Histone stellen eine relative komplexe Gruppe von Autoantigenen (H1, H2A, H2B, H3,
H4) dar. Die diagnostische Bedeutung von anti – Histon Antikörpern ist allerdings begrenzt,
da sie nicht nur beim SLE sondern auch bei andereren Kollagenosen sowie bei der CP
auftreten können. Eine Ausnahme bildet der Medikamente - induzierte Lupus erythematosus
(DLE) bei dem anti-Histon Antikörper, insbesondere solche gegen die Histone H2A-H2B, bei
Abwesenheit anderer Autoantikörper (v.a. anti-DNA) als charakteristische Marker gelten
können. Die Komplexität der anti-Histon Immunantwort ist nicht nur durch das
Vorhandensein 5 verschiedener Histone bedingt, sondern auch und insbesondere dadurch, daß
diese miteinander bzw. mit dsDNA Komplexe (Nucleosomen) bilden, die ihrerseits als
eigenständige Autoantigenstrukturen fungieren können. Die gängigen Anti-Histon Testsystme
(ELISAs) verwenden im allgemeinen Gesamt-Histonpräparationen, die weitgehend frei von
DNA sind. Zum Nachweis von Reaktivitäten gegen individuelle Histone kann auch der
Immunoblot verwendet werden, bei dem die Histone durch Gelelektrophorese entsprechend
ihrer Größe aufgetrennt werden. Die diagnostische Wertigkeit derartiger (entsprechend
aufwendiger) Einzelnachweise ist allerdings umstritten, obwohl neueste Befunde (aus unserer
Arbeitsgruppe) auf eine mögliche Relevanz der anti-H1 Antikörper Bestimmung für die
Diagnostik des SLE hinweisen (Schett et al., Arthritis Rheum. 41:1446-1455, 1998).
Anti-Ro und anti-La Antikörper
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Anti-Ro Antikörper sind primär gegen ein 60 kD Protein (Ro60) unbekannter Funktion
gerichtet, das sowohl im Zellkern als auch im Zytoplasma exprimiert wird. Sie sind mittels
Immunfluoreszenz, Immundiffusion oder ELISA bei 40-50% der SLE PatientInnen, bei bis zu
80% der PatientInnen mit primärem Sjögren Syndrom und in niedriger Frequenz (bis zu 10%)
auch bei anderen Kollagenosen bzw. CP nachweisbar. Diese Antikörper treten besonders
häufig bei PatientInnen mit subakut kutanem LE auf und bei praktisch allen Kindern mit
neonatalem Lupus Syndrom (bzw. deren Müttern). Somit stellen anti-Ro Antikörper bei
schwangeren Frauen einen erheblichen Risikofaktor für kongenitalen Herzblock des Kindes
dar. Anti-Ro positive Seren enthalten häufig auch Antikörper gegen ein 52 kD Protein (Ro52),
die stärker als anti-Ro60 Antikörper mit kongenitalem Herzblock korrelieren. Es muß aber
darauf hingewiesen werden, daß praktisch alle in der Routine-Diagnostik verwendeten
Nachweissysteme fast ausschließlich anti-Ro60 Antikörper erfassen. Anti-Ro52 Antikörper
können auch unabhängig von anti-Ro60 Antikörpern auftreten und wurde kürzlich etwa bei
anti-Jo1 positiven PatientInnen mit PM/DM beschrieben. Allerdings scheint die diagnostische
Wertigkeit der anti-Ro52 Bestimmung vergleichsweise eher gering zu sein, sodaß die
Bestimmung dieser Spezifität (zusätzlich zu anti-Ro60) nur in bestimmten Fällen
(Schwangerschaft) gerechtfertigt erscheint. Das Auftreten von anti-Ro Antikörpern ist bei
etwa 30-40% der anti-Ro positiven SLE PatientInnen und bei etwa 60-70% der anti-Ro
positiven primären Sjögren Syndrom PatientInnen mit Antikörpern gegen das La Antigen
assoziiert (siehe der folgende Abschnitt). Das wird dadurch erklärt, daß Ro60 und La
(möglicherweise auch Ro52) in diskreten cytoplasmatischen Komplexen, den Ro RNP,
organisiert sind.
Anti-La Antikörper sind gegen ein 48 kD Phosphoprotein gerichtet, das ebenso wie die Ro
Proteine sowohl im Zellkern als auch im Zytoplasma exprimiert wird und als eine Art
Chaperon (Schutzprotein) für RNA fungieren dürfte. Sie sind bei etwa 50-70% der
PatientInnen mit primärem Sjögren Syndrom und bei etwa 10-20% der SLE PatientInnen
nachweisbar. Diese Antikörper treten fast immer gemeinsam mit anti-Ro Antikörpern auf,
wohingegen anti-Ro Antikörper v.a. beim SLE auch häufig ohne begleitende anti-La
Antikörper vorkommen. Ähnlich wie bei anti-Ro Antikörpern, besteht auch bei anti-La
positiven Schwangeren ein erhöhtes Risiko für kongenitalen Herzblock des Kindes. Der
Nachweis von anti-La Antikörpern kann mittels Immundiffusion, ELISA oder Immunoblot
erfolgen, wobei die beiden letztgenannten Methoden als sensitiver gelten. Der Immunoblot ist
insbesondere zur Kontrolle in jenen Fällen zu empfehlen, in denen anti-La ohne begleitende
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anti-Ro Antikörper (etwa mittels ELISA) nachgewiesen wurden (Gefahr eines falsch positiven
Resultats).
Anti-Sm und anti- nRNP Antikörper
Anti-Sm Antikörper erkennen Antigene eines Komplexes, der aus mehreren kleinen
Proteinen (B, B´, D, E, F, G) und einer von 5 kleinen RNAs, die wegen ihres hohen Gehalts
an Uridin U RNAs (U1, U2, U4, U5, U6 RNA) genannt werden. Diese Komplexe werden als
kleine nukleare Ribonukleoproteine (englisch: small nuclear ribonucleoprotein, snRNP)
bezeichnet und stellen funktionell die "Kernkomponenten" des spleißosomalen Apparats dar,
an dem die pre-mRNA zur reifen translatierbaren mRNA prozessiert wird. Anti-Sm
Antikörper sind vor allem gegen die Proteine B, B' und D gerichtet (seltener gegen die
anderen Sm Proteine) und treten fast ausschließlich bei SLE PatientInnen auf; sie sind deshalb
trotz ihrer geringen Prävalenz (10%-15% bei europäischen PatientInnen, bis zu 30% bei US
amerikanischen) von hohem diagnostischem Wert. Interessanterweise gilt diese hohe
Spezifität aber nur für Antikörper gegen das Sm-D Protein, wohingegen Antikörper gegen die
Sm-B Proteine auch bei anderen Erkrankungen und sogar im Zuge von (chronischen) Infekten
auftreten können. Sehr häufig enthalten anti-Sm positive Seren auch anti-nRNP Antikörper,
die aber weniger spezifisch für den SLE sind (siehe nächster Abschnitt). Dabei ist zu
beachten, daß auf Grund der möglichen Kreuzreaktivität von anti-nRNP Antikörpern mit den
Sm-B Proteinen anti-nRNP positive Seren fälschlich auch als anti-Sm positiv befundet
werden könnten, insbesondere dann, wenn der Nachweis mittels Immundiffusion erfolgt. In
diesem Fall sollte die Präsenz von anti-Sm Antikörpern mittels einer zweiten
Nachweismethode (ELISA oder Immunoblot) bestätigt werden. Durch Epitopkartierung
wurden einige kurze immunodominante Bereiche von Sm-B und D Proteinen identifiziert, die
in Hinkunft an Stelle der Gesamtproteine zum Nachweis von anti-Sm Antikörpern eingesetzt
werden könnten. So wurden kürzlich Autoantikörper gegen einen kurzen Abschnitt des Sm-D
Proteins bei 70% der SLE PatientInnen aber in weniger als 10% der Kontrollen nachgewiesen
(Riemekasten et al., J. Clin. Invest. 102:754-763, 1998). Somit wäre dieser anti-Sm Nachweis
etwa fünfmal sensitiver als alle anderen bislang verwendeten. Diese Daten müssen zwar noch
von anderen Labors reproduziert werden, doch ist durchaus zu erwarten, daß ein
entsprechendes Nachweissystem schon bald in der Diagnostik zum Einsatz kommen wird.
Dieses Antigen besteht ähnlich wie das Sm Antigen aus mehreren Komponenten, nämlich
3 Proteinen (U1-70K, U1-A, U1-C), die spezifisch mit der kleinen nuklearen U1 RNA
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assoziiert sind, weswegen der Komplex auch als U1 snRNP bezeichnet wird. Da auch die Sm
Proteine mit U1 RNA assoziiert sind (siehe voriger Abschnitt), enthält das U1 snRNP folglich
auch die Sm Antigene, worauf bei der Erstellung des Befundes wegen der bereits erwähnten
Kreuzreaktivitäten zwischen den beiden Antikörpersystemen besonderes Augenmerk zu legen
ist. Anti-nRNP Antikörper sind in hohen Titern in praktisch allen Seren von PatientInnen mit
dem Überlappungssyndrom "Mixed Connective Tissue Disease" (MCTD) nachweisbar sowie
in 20-30% der SLE Seren und in 10-20% der Sklerodermie Seren, bei diesen beiden
Erkrankungen aber im allgemeinen in niedrigeren Titern. Bei MCTD ist die Reaktivität
insbesondere gegen das U1-70K Antigen gerichtetet, gegen das beim SLE seltener Antikörper
gebildet werden. Bemerkenswerter Weise wurde bei SLE PatientInnen mit hohen anti-nRNP
Titern (vergleichbar den bei MCTD gemessenen) eine signifikant niedrigere Inzidenz von
Lupus Nephritis gefunden. Detaillierte Studien haben gezeigt, daß dieser "protektive" Effekt
vor allem mit Antikörpern gegen das U1-70K Antigen korrelierte. Anti-nRNP positive Seren
geben in der Immunfluorszenz ein sehr charakteristisches Muster, das als indikativ betrachtet
werden kann. Zur Bestätigung bzw. zum spezifischen Nachweis der (drei) Einzelreaktivitäten
können Immundiffusion, ELISA sowie Immunoblot herangezogen werden.
Sklerodermie-spezifische Autoantikörper: Anti-Scl-70 (Topoisomerase I) und
anti-Zentromer Antikörper
Anti-Scl-70 Antikörper sind gegen gegen das 100 kD Enzym Topoisomerase I bzw. gegen
dessen 70 kD Abbauprodukt gerichtet und treten in weitgehend spezifischer Weise bei etwa
30-40% der PatientInnen mit systemischer Sklerose (Sklerodermie) auf, gelegentlich auch bei
SLE PatientInnen. Sie sind klinisch vor allem mit einem erhöhten Risiko zu Lungenfibrose
und einer schlechten Prognose der Raynaud Symptomatik assoziiert und treten beim
prognostisch günstigeren CREST Syndrom (siehe nächster Abschnitt) nicht oder nur äußerst
selten auf. In der Immunfluoreszenz geben sie ein charakteristisches Muster, das häufig schon
eine relativ klare Befundung erlaubt, die dann mittels Immundiffusion, ELISA oder
Immunoblot bestätigt werden kann.
Anti-Zentromer Antikörper sind gegen drei Zentromer Proteine (CENP-A, CENP-B,
CENP-C) gerichtet und bei etwa 20-30% der Sklerodermie PatientInnen nachweisbar, vor
allem bei PatientInnen mit CREST Syndrom, wo sie in 70-90% der Seren gefunden werden.
Von den drei genannten Protein ist CENP-B immunodominant, sodaß in ELISAs nur dieses
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Protein (bzw. Teilsequenzen davon) zum Einsatz kommt. Anti-Zentromer Antikörper
produzieren ein sehr charakteristisches Immunfluoreszenzmuster, das an und für sich bereits
die eindeutige Identifizierung dieser Antikörper ermöglicht.
Antikörper bei Muskelentzündungen:
Anti-Jo-1 (Histidyl-tRNA Aminoacylsynthetase) Antikörper
Anti-Jo-1
Antikörper
sind
gegen
das
zytoplasmatische
Enzym
Histidyl-tRNA
Aminoacylsynthetase gerichtet und bei 30-40% der PatientInnen mit Polymyositis bzw.
Dermatomyositis nachweisbar. Diese Antikörper treten insbesondere bei PatientInnen mit
begleitender interstitieller Lungenfibrose auf, sodaß ihr Nachweis auch von prognostischem
Wert ist. Anti-Jo-1 Antikörper ergeben in der Immunfluoreszenz eine relativ charakteristische
cytoplasmatische Färbung und sind daher streng genommen nicht der Gruppe der
antinuklearen Antikörper zuzurechnen. Der spezifische Nachweis erfolgt vorzugsweise mittels
ELISA oder Immunoblot, während der Nachweis mittels Immundiffusion weniger
empfindlich zu sein scheint. Antikörper gegen andere Aminoacylsynthetasen (z.B. anti-PL-7,
anti-PL-12) sind zwar wiederholt beschrieben worden, doch treten sie nur sehr selten auf,
sodaß ihr Nachweis nur in einigen wenigen Speziallabors durchgeführt wird.
Anti-Pm/Scl Antikörper
Antikörper gegen das Pm/Scl Antigen sind gegen zwei Proteine von 100 kD bzw. 75 kD
gerichtet, deren Funktion erst kürzlich aufgeklärt wurde. Sie treten vor allem beim
Polymyositis-Sklerodermie Überlappungssyndrom in 20-30% der Fälle auf und gelten als
weitgehend spezifische Marker für dieses allerdings seltene Krankheitsbild. Zum Nachweis
dient einerseits die Immunfluoreszenz, da die Antikörper eine charakteristische Färbung der
Nukleoli produzieren, andererseits der Immunoblot, wobei die beiden Methoden immer nur in
Kombination angewandt werden sollten. Obwohl beide Antigene auch in rekombinanter Form
verfügbar sind, wurden bis dato noch keine kommerziellen ELISA Systeme angeboten.
2. Anti-Phospholipid Antikörper (APL):
Anti-Cardiolipin (ACL) und anti-ß2-Glycoprotein I (ß2-GPI) Antikörper
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Anti-Phospholipid Antikörper (APL) sind gegen negativ geladene Phospholipide gerichtet
sowie gegen mit Phospholipiden assoziierte Protein-Antigene, wobei insbesondere
Cardiolipin und das mit diesem assoziierte ß2-Glykoprotein I (ß2-GPI) zu erwähnen sind.
APL sind nicht nur bei Kollagenosen sondern auch bei einer Vielzahl anderer Erkrankungen,
auch solchen mit nicht-autoimmuner Pathogenese (z.B. bei mykobakteriellen Infektionen,
Myokardinfarkt, chronischen Dialyse PatientInnen) nachweisbar und wären somit zunächst
einmal von relativ geringer diagnostischer Relevanz. Ihre große Bedeutung beruht auf ihrer
Präsenz in allen Seren von PatientInnen mit (dem serologisch über APL definierten)
Antiphospholipid-Syndrom (APLS bzw. APS), das durch venöse bzw. arterielle Thrombosen,
Spontanaborte und Thrombozytopenie gekennzeichnet ist, wobei noch zwischen primärem
und sekundärem APLS (im Zusammenhang mit einer Autoimmunerkrankung, insbesondere
SLE) unterschieden werden muß. Die pathogenetische Rolle der APL ist noch nicht restlos
geklärt, doch weisen Befunde aus Tiermodellen auf einen ursächlichen Zusammenhang
zwischen diesen Antikörpern und den mit ihnen assoziierten klinischen Phänomenen hin. Zum
APL Nachweis dient einerseits der klassische Lupus Antikoagulans Test, andererseits
spezifische ELISAs, insbesondere für Antikörper gegen Cardiolipin, ß2-GPI und
Phosphatidylserin. Dabei ist zu berücksichtigen, daß auf Grund der großen methodischen
Unterschiede nicht notwendiger Weise völlige Übereinstimmung zwischen dem Lupus
Antikoagulans Test und den genannten ELISAs bestehen muß.
Es kann mittlerweile als gesichert gelten, daß ACL Reaktivitäten vor allem gegen einen
Komplex aus Cardiolipin und ß2-GPI gerichtet sind, und von Antikörpern gegen ß2-GPI oder
solchen gegen reines Cardiolipin klar zu unterscheiden sind. Letztere korrelieren auch weniger
gut mit dem APLS und treten auch bei etlichen infektiösen Erkrankungen auf (etwa der
Syphilis), wohingegen Antikörper gegen den Cardiolipin-ß2-GPI Komplex und/oder gegen
ß2-GPI in praktisch allen APLS Seren nachgewiesen werden können. Dabei korrelieren
insbesondere IgG ACL stark mit venösen und arteriellen Thrombosen, Thrombozytopenie,
Abortneigung und Endokardläsionen während IgM ACL auf neurologische Beteiligung
hinweisen kann. Ähnliche Korrelationen wurden für anti-ß2-GPI Antikörper beschrieben, die
auch isoliert, also ohne begleitende ACL auftreten können. Aus diesem Grund scheint die
parallele Bestimmung beider Spezifitäten (neben dem Lupusantikoagulans) empfehlenswert
zu sein. Welche diagnostische (und pathogenetische) Bedeutung anderen APL Reaktivitäten
(etwa gegen Phosphatidylserin, Phosphatidylcholin, Phosphatidylglycerin, Sphingomyelin)
zukommt, kann derzeit noch nicht klar gesagt werden.
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3. Anti-Neutrophilen-Zytoplasma Antikörper (ANCA)
Diese Klasse von Autoantikörpern ist gegen lysosomale Proteine neutrophiler
Granulozyten gerichtet. In der Immunfluoreszenz lassen sich bei Äthanol-fixierten
Granulozyten zwei typische Färbemuster unterscheiden: ein cytoplasmatisches (c-ANCA), das
einer Anfärbung der azurophilen Granula entspricht und durch Autoreaktivität gegen das
Enzym Proteinase 3 (PR3) verursacht wird, und ein perinukleäres (p-ANCA), dem vor allem
Autoreaktivität gegen das Enzym Myeloperoxidase (MPO) zu Grunde liegt. Daneben können
noch weitere Enzyme myeloischer Zellen (z.B. Elastase, Lysozym, Lactoferrin, Cathepsin-G,
"Bactericidal Increasing Permeability Protein") ein mehr oder weniger typisches p-ANCA
Muster hervorrufen.
Anti-Proteinase 3 (PR3) Antikörper
Antikörper gegen Proteinase 3 bzw. c-ANCA sind von besonderer klinisch-diagnostischer
Bedeutung, da sie weitgehend spezifische Marker-Antikörper für die Wegenersche
Granulomatose darstellen und bei dieser Erkrankung in der aktiven Phase bei mehr als 90%
der PatientInnen nachweisbar sind. Sie sind auch für Verlaufskontrollen wertvoll, da die Titer
gut mit der Krankheitsaktivität korrelieren. Anti-PR3 Antikörper treten noch bei der
mikroskopischen Polyangiitis, dem Churg-Strauss Syndrom und der Panarteritis nodosa auf,
allerdings weniger häufig als bei Wegenerschen Granulomatose. Zum Nachweis können
neben der Immunfluoreszenz auch ELISAs eingesetzt werden, die allerdings weder sensitiver
noch spezifischer als die IIF sind. Auf Grund der einfacheren Quantifizierbarkeit sind sie aber
für Verlaufskontrollen praktikabler.
Anti-Myeloperoxidase (MPO) Antikörper
Antikörper gegen Myeloperoxidase stellen die wichtigste p-ANCA Aktivität dar und treten
bei einer Reihe systemischer Vaskulitiden auf. Darunter sind insbesondere die
Mikroskopische Polyangiitis, die rapid progressive Glomerulonephritis (RPGN) und das
Churg-Strauss Syndrom zu nennen, bei denen anti-MPO Antikörper in 50% - 70% der Fälle
nachweisbar sind. Weiters wurden diese Antikörper noch beim Good Pasture Syndrom
beschrieben, während sie bei Kollagenosen nur selten auftreten. Wie bei anti-PR3 erfolgt auch
hier der Nachweis primär durch IIF (p-ANCA) mit nachfolgender Bestätigung durch einen
MPO-spezifischen ELISA. Dabei ist zu beachten, daß noch eine relativ große Zahl weiterer
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Antigene ein p-ANCA Muster erzeugen können, sodaß ein positiver p-ANCA Befund nicht
zwingend auf anti-MPO Antikörper hinweist. Die diagnostische Wertigkeit dieser Antikörper
ist allerdings noch nicht geklärt.
4. Antikörper bei der chronischen Polyarthritis
Für die Diagnostik der CP gelten nach wie vor die Rheumafaktorenen (RF) als einzig
anerkannte Markerantikörper. Die im Vergleich zu anderen Antikörpern niedrige Spezifität
der RF Bestimmung hat dazu geführt nach weiteren Antikörpern zu suchen, die hilfreich in
der Diagnostik der CP sein könnten. Es sind daher in den letzten Jahren einige neue
Autoantikörper beschrieben worden, denen eine im Vergleich zum RF weit höhere
Krankheitsspezifität zuzukommen scheint (Tabelle 2). Da zu erwarten ist, daß schon bald
kommerziell erhältliche Nachweissysteme für einige dieser neuen Spezifitäten angeboten
werden, soll auf sie in diesem Abschnitt näher eingegangen werden.
Rheumafaktoren (RF)
Rheumafaktoren sind gegen den Fc Teil von IgG gerichtete Autoantikörper und treten bei
70-80% der PatientInnen mit CP auf, sind allerdings im Frühstadium der Erkrankung nur in
etwa 40%-50% der Fälle nachweisbar. Die diagnostische Wertigkeit der RF Bestimmung ist
dadurch eingeschränkt, daß diese Antikörper bei einer Vielzahl von Erkrankungen auftreten
können, etwa häufig im Verlauf von Infektionen und insbesondere auch bei den Kollagenosen
(Tabelle 3). So sind sie in hohen Titern bei 70% der PatientInnen mit primärem Sjögren
Syndrom nachweisbar, in niedrigeren Titern auch bei 20-30% der anderen Kollagenosen.
Seronegativ sind hingegen die HLA B27 assoziierten Spondylarthropathien (reaktive Arthritis,
Morbus Reiter, Morbus Bechterew) und im allgemeinen auch die Arthritis psoriatica. Obwohl
eine direkte Beteiligung von RF am pathologischen Geschehen der CP bislang nicht eindeutig
nachgewiesen werden konnte, scheinen sie doch einen erheblichen Risikofaktor für einen
schwereren Verlauf der Erkrankung darzustellen, insbesondere in Zusammenhang mit den mit
CP assoziierten MHC II Allelen DR1 und DR4 (“shared epitope”): So ist bei RF positive
TrägerInnen des “shared epitope” das Risiko eine stark progrediente erosive Arthritis zu
entwickeln signifikant erhöht.
Im Gegensatz zu allen übrigen hier besprochenen Autoantikörpern sind RF überwiegend
vom IgM Isotyp, worauf auch die gängigen Agglutinationstests zum RF Nachweis beruhen.
RF vom IgG Typ sind zwar insbesondere in Seren von CP PatientInnen vorhanden, jedoch ist
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ihr Nachweis auf Grund ihrer Fähigkeit Immunkomplexe (mit IgM RF) zu bilden (die ein
falsch positives Resultat vortäuschen können) und des hohen Überschusses an IgM RF (die
ein zu niedriges oder falsch negatives Resultat bewirken können) als problematisch zu
betrachten. Der RF Nachweis erfolgt vorzugsweise nephelometrisch, doch kommen nach wie
vor auch die klassischen Methoden der Latexfixierung und der Hämagglutination (WaalerRose)
zum
Einsatz,
sowie
neuerdings
vermehrt
ELISAs.
Diese
erlauben
auch
Subklassifizierung in IgM, IgG und IgA RF, wobei aber deren Bestimmung, wie erwähnt,
problematisch ist und von nur beschränktem diagnostischen Wert zu sein scheint.
Anti-Keratin (AKA), anti-Filaggrin, anti-Citrullin Antikörper
Anti-Keratin Antikörper (AKA) wurden erstmals 1969 beschrieben und können mittels
Immunfluoreszenz an Ratten Ösophagus Schnitten bei etwa 40% der CP PatientInnen
nachgewiesen werden. AKA zeichnen sich durch eine sehr hohe Krankheitsspezifität von
mindestens 96% aus und sind auch schon im Frühstadium der Erkrankung nachweisbar, wenn
auch in niedrigerer Frequenz. AKA sind aber keineswegs wie der Name vermuten ließe, gegen
Zytokeratine gerichtet, sondern gegen Filaggrin, ein spezifisch in Keratin produzierenden
Epithelzellen exprimiertes Protein, dem strukturbildende Funktionen (Vernetzung von
Zytokeratin Filamenten) zugeschrieben werden (Simon et al., J. Clin. Invest. 92: 1387-1393,
1993). Allerdings ist schwer zu verstehen, warum ein ausschließlich in Epithelzellen
exprimiertes
Protein
eine
bevorzugte
und
spezifische
Zielstruktur
bei
einer
Gelenkserkrankung wie der CP darstellen sollte. Zudem hat sich gezeigt, daß nur natürliches
nicht aber rekombinantes Filaggrin von AKA positiven Seren erkannt wird. Die Ursache dafür
wurde erst vor kurzem gefunden: Es stellte sich nämlich heraus, daß in natürlichem Filaggrin
zahlreiche Arginine posttranslationell durch das Enzym Peptidylarginin Deiminase zu
Citrullinen modifiziert sind und daß die immunreaktiven Epitope ausnahmslos derartige
Modifikationen aufwiesen (Schellekens et al.,
J. Clin. Invest. 101: 273-281, 1998).
Weiterführende Studien haben gezeigt, daß die Antikörper offenbar nicht nur gegen
citrullinierte Filaggrin-Peptide gerichtet sind, sondern auch einige (aber nicht alle) Citrullin
enthaltende synthetische Peptide erkennen, wobei derartige Reaktivitäten in bis zu 75% der
CP Seren (insbesondere in RF positiven) aber nur selten in Seren von PatientInnen mit
anderen rheumatischen Erkrankungen nachgewiesen wurden. Derzeit sind Detektionssysteme
in Entwicklung, die den Nachweis von anti-Citrullin Antikörpern (eigentlich Antikörper
gegen citrullinierte Peptide) auf ELISA Basis erlauben. Es ist allerdings noch weitgehend
13
unbekannt welche und wieviele Proteine (abgesehen von Filaggrin und Zytokeratinen)
natürliche Substrate für Peptidylarginin Deiminase darstellen und welche Funktion dieser
Modifikation zukommt. Somit ist die Frage welches Antigen bzw. welche Antigene die
eigentlichen Zielstrukturen der anti-Citrullin Autoimmunität darstellen noch völlig offen,
doch ist zu hoffen, daß deren Aufklärung zum weiteren Verständnis der Pathogenese der CP
beitragen wird.
Anti-RA33 (hnRNP-A2) Antikörper
Anti-RA33 Antikörper sind gegen ein vornehmlich im Zellkern exprimiertes Antigen
gerichtet, das den etwas komplizierten Namen heterogenes nukleares Ribonukleoprotein A2
(hnRNP A2) trägt, und stellen somit eine ANA Subspezifität dar. Das Antigen ist ein mRNA
bindendes Protein und weist funktionell (aber nicht strukturell) eine gewisse Verwandtschaft
zu Sm und nRNP Antigenen auf, da es wie diese eine Rolle bei der Prozessierung von mRNA
spielt. Anti-RA33 Antikörper sind bei etwa einem Drittel der CP PatientInnen nachweisbar,
kommen aber auch bei etwa 40% der MCTD und etwa 20% der SLE PatientInnen vor.
Allerdings treten anti-RA33 Antikörper beim SLE sehr häufig gemeinsam mit anti-nRNP
Antikörpern auf (bei MCTD immer, da per definitionem die MCTD anti-nRNP positiv ist),
sodaß die anti-RA33 positive CP im allgemeinen serologisch von den beiden anderen
Diagnosen klar unterschieden werden kann (anti-nRNP Antikörper sind bei der CP im
allgemeinen nicht nachweisbar). Da keine Korrelation zwischen anti-RA33 und RF besteht,
stellt die anti-RA33 Bestimmung eine wesentliche serologische Erweiterung in der Diagnostik
der CP dar. Zudem kann dieser Antikörper schon im Frühstadium der Erkrankung auftreten,
allerdings ähnlich wie RF, AKA und anti-Sa (siehe nächster Abschnitt) mit geringerer
Frequenz. Zum Nachweis der Antikörper wurde bisher fast ausschließlich die Immunoblot
Technik verwendet, doch sind mittlerweile auch ELISA Systeme entwickelt worden, die den
anti-RA33 Nachweis beträchtlich vereinfachen werden.
Anti-Sa Antikörper
Anti-Sa Antikörper sind gegen ein 50 kD Antigen gerichtet, dessen Struktur und Funktion
noch nicht aufgeklärt wurde (Després et al., J. Rheumatol. 21:1027-1033, 1994). Hinsichtlich
Sensitivität und Spezifität sind sie den AKA vergleichbar und stellen somit sehr
vielversprechende serologische Markerantikörper dar, insbesondere auch in Hinblick auf ihr
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Auftreten im Frühstadium der Erkrankung und unabhängig von RF (Hayem et al., J.
Rheumatol. 26:7-13, 1999, Hueber et al., Rheumatology 38:155-159, 1999). Da ihr Nachweis
mittels Immunoblot derzeit noch ein sehr aufwendiges Verfahren darstellt, haben anti-Sa
Antikörper noch keinen Eingang in die rheumatologische Routinediagnostik gefunden, doch
ist zu hoffen, daß die Aufklärung der Antigenstruktur die Etablierung eines einfacheren
Detektionssystems (ELISA) ermöglichen wird.
Schlussbemerkungen
In den vergangenen Jahren hat die Bestimmung von Autoantikörpern bei rheumatischen
Erkrankungen vermehrten Eingang in Routinelabors gefunden. Dies ist einerseits durch
verläßlichere Nachweissysteme bedingt, die zum Teil auf Verwendung hochgereinigter
rekombinanter Antigene beruhen, andererseits durch verbesserte Schulung und Information.
Waren viele der genannten Bestimmungen früher nur einigen wenigen Speziallabors
vorbehalten, so werden heute vielfach kommerziell erhältliche ELISAs verwendet. Diese
müssen aber einer kritischen Überprüfung unterzogen werden, da sie störungsanfälliger als
andere Nachweissysteme sind, wobei insbesondere auf die Gefahr falsch positiver Resultate
hingewiesen werden soll (Tan et al., Arthritis Rheum. 42:445-464, 1999). Bei den
Bestrebungen durch Qualitäts- und Consensus-Studien eine allgemein verbindliche
Standardisierung der verschiedenen Autoantikörper Nachweise zu erreichen sind insbesondere
die Aktivitäten des "European Workshop for Rheumatology Research" (EWRR) zu nennen,
sowie das Standardisierungskommitte der "International Union of the Immunological
Societies" (Smolen et al., Arthritis Rheum. 40:410-412, 1997).
Welche Rolle Autoantikörper bei der Pathogenese rheumatischer Autoimmunerkrankungen
spielen, kann nach wie vor nicht mit Sicherheit gesagt werden. Obwohl häufig als (wenn auch
für die Diagnostik bisweilen wertvolle) Epiphänomene betrachtet, weisen doch zahlreiche
Befunde auf eine direkte Beteiligung mancher Autoantikörper am pathologischen Geschehen
hin. In dieser Hinsicht seien vor allem anti-DNA (Glomerulonephritis), ANCA (Vasculitis)
und APL (APLS) aber auch auch anti-Ro/La beim neonatalen Lupus Syndrom und RF bei der
CP genannt. Weitgehend ungeklärt ist dabei die Rolle autoreaktiver T Zellen, denen ja bei
Organ-spezifischen Autoimmunerkrankungen entscheidende pathogenetische Bedeutung
zukommt. Somit stellen Autoantikörper nicht nur wertvolle diagnostische Hilfsmittel dar,
sondern sind auch für die Grundlagenforschung nach wie vor von erheblichem Interesse. Es
ist zu hoffen, daß die in jüngster Zeit gewonnen neuen Erkenntnisse über Autoantigene,
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Autoantikörper und autoreaktive T Zellen wesentlich zum Verständnis der Pathogenese
rheumatischer Autoimmunerkrankungen beitragen werden, insbesondere im Hinblick auf die
CP, wo gerade die diagnostischen (und damit auch die therapeutischen) Möglichkeiten in
naher Zukunft entscheidend verbessert werden könnten.
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Literatur
Bücher
Manual of Biological Markers of Disease. Van Venrooij WJ, Maini RN (Hrsg.); Kluwer Academic
Publishers, 1993, 1994, 1996.
Autoantibodies. Peter JB, Shoenfeld Y (Hrsg.); Elsevier Science B.V., 1996.
Use and Interpretation of Tests in Rheumatology. Peter JB, Reyes HR (Hrsg.); Speciality
Laboratories, 1996.
Autoantikörper. Conrad K (Hrsg.); Pabst Science Publishers, 1998.
Übersichtsartikel (chronologisch)
Naparstek Y, Plotz PH. The role of autoantibodies in autoimmune disease. Annu Rev Immunol 11:
79-104, 1993.
Gross WL, Hauschild S, Schmitt WH. Immunodiagnostische und immunopathogenetische Bedeutung
von Anti-Neutrophilen-Cytoplasma-Antikörpern. Dtsch. Med. Wochenschr. 118: 191-199, 1993.
Harris EN, Pierangeli S. Anticardiolipin antibodies: specificity and function. Lupus 3:217-222; 1994.
von Mühlen CA, Tan EM. Autoantibodies in the diagnosis of systemic rheumatic diseases. Semin.
Arthritis Rheum. 24:323-358; 1995.
van Venrooij W, Pruijn GJM. Ribonucleoprotein complexes as autoantigens. Curr. Opinion Immunol.
7:819-824; 1995.
Steiner G, Skriner K, Smolen JS. Autoantibodies to the A/B proteins of the heterogeneous nuclear
ribonucleoprotein complex: novel tools for the diagnosis of rheumatic diseases. Int. Arch. Allergy
Immunol. 111:314-319; 1996.
Craft J, Fatenejad S. Self antigens and epitope spreading in systemic autoimmunity. Arthritis Rheum.
40:1374-1382, 1997.
Smolen JS, Steiner G. Are autoantibodies active players or epiphenomena? Curr. Opinion Rheumatol.
10:201-206; 1998.
Amoura Z, Piette J-C, Bach J-F, Koutouzov S. The key role of nucleosomes in lupus. Arthritis
Rheum. 42:833-843; 1999.
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Tabellen
Tabelle 1. Antinukleare Autoantikörper und Autoantigene
Antikörper
Antigen
Krankheit
Häufigkeit
Anti-dsDNA
Doppelstrang-DNA
SLE
40-60%
Anti-Histon
Histone (H1-H4) sowie
SLE
40-60%
Histon-DNA Komplexe (Chromatin)
DLE
>95%
Andere Kollagenosen
10-30%
SLE
10-15%
Proteine (70K, A, C) des U1 snRNP
SLE
20-30%
Komplexes (Bestandteile des
MCTD
>95%
Spleißosoms)
Sklerodermie
20%
60 kD Protein
SLE
40-60%
(Funktion unbekannt)
Sjögren´s Syndrom
60-80%
Andere Kollagenosen
10-20%
48 kD Protein
SLE
15-20%
(RNA Chaperon)
Sjögren´s Syndrom
40-60%
Topoisomerase I
Sklerodermie
25-40%
Diffuse Sklerodermie
50-70%
Anti-Sm
"Kernproteine" der snRNP,
v.a. Sm-D (Bestandteile des
Spleißosoms)
Anti-nRNP
Anti-Ro
Anti-La
Anti-Scl70
Anti-Zentromer
Zentromerproteine A, B, C
CREST Syndrom
70-90%
Anti-Jo1
Histidyl tRNA Synthetase
PM/DM
25-30%
Anti-PM/Scl
Ribonucleasen (70 und 100 kD)
PM-Scl Overlap
50-60%
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Tabelle 2. Autoantikörper und Autoantigene bei der chronischen Polyarthritis
Antikörper
Jahr
Rheumafaktor 1940
Anti-Keratin
1979
Antigen
Häufigkeit Spezifität
Fc Region von IgG (Glykoprotein)
70%-80%
80%
Filaggrin (vernetzt Zytokeratin Filamente,
40%
96%
35%
96% #
enthält Citrullin)
Anti-RA33
1989
hnRNP-A2 (nukleares Protein, bindet
mRNA, mit dem Spleißosom assoziiert)
Anti-Sa
1994
50 kD Protein (Struktur unbekannt)
40%
98%
Anti-Citrullin
1998
Modifiziertes Arginin
60-75%
96%
(Antikörper erkennen citrullinierte Peptide)
# Anti-RA33 Antikörper werden auch bei SLE und MCTD gefunden. Die hohe Spezifität von
96% gilt nur bei Abwesenheit SLE spezifischer Antikörper (v.a. anti-Sm/RNP, anti-DNA)
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Tabelle 3: Auftreten von RF bei verschiedenen Erkrankungen
Erkrankung
Ungefähre Prävalenz
Arthritiden
Chronische Polyarthritis
80%
Juvenile chronische Arthritis
15%
Arthritis psoriatica
<15%
Reaktive Arthritis
<5%
Kollagenosen
Sjögren´s Syndrom
70%
SLE
30%
MCTD
25%
Polymyosits/Dermatomyositis
20%
Sklerodermie
20%
Infektiöse Erkrankungen
Subakute bakterielle Endokarditis
40%
Infektiöse Hepatitis
25%
EBV und CMV Infekte
20%
Tuberkulose
15%
Syphilis
10%
Andere Erkrankungen
Kryoglobulinämie
70%
Waldenströmsche Makroglobulinämie
30%
Leberzirrhose
25%
Chronische Lungenerkrankungen
25%
Abgesehen von der CP treten RF in hohen Titern noch beim primären Sjögren Syndrom und
bei der Kryoglobulinämie auf.
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