Prof. Horst von Bernuth
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Erste schwere bakterielle Infektion – auch an Immundefekt denken? DSAI Fortbildung 22.2.2014 Horst von Bernuth Kinderklinik m S. Pneumologie/ Immunologie Labor Berlin, Fachbereich Immunologie – Charité Vivantes 1 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Fynn, 1 2/12 Jahre • 2 x schwere, beatmungspflichtige Pneumonie (6 Monate; 11 Monate), 1 Nachweis von Rhinoviren und Candida albicans, 1 x kein Erregernachweis • seit dem 4. LM 4 x eitrige Otitis media • 4x protrahierte fieberhafte Atemwegsinfektionen • 1 x Gastroenteritis mit blutigen Stühlen H. Girschick R. Krüger UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN 12/2012 05/2013 Vivantes Institut für diagnostische und interventionelle Radiologie, Berlin Friedrichshain (CA Prof Dr Wagner) H. Girschick Fynn, 1 2/12 Jahre Immunologische Basisdiagnostik 1. Blutbild: während 1. Pneumonie Granulozytopenie, Eosinophilie 2. Immunglobuline IgG 0,13 g/l ↓ (3,5 - 11,8) IgA 0,06 g/l ↓ (0,36 - 1,65) IgM 0,84 g/l → (0,36-1,04) 3. Impfantikörper anti-Tetanustoxoid-IgG 0,07 IU/ml (0,02-3,12) (vor erneuter Substitution) UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN B-Zell-Typisierung: naive B-Zellen 86%(84,5-93) klassengewechselte B-Zellen 0,05%(1,9-5,0) Patient Kontrolle marginal Zonen-BZ naive marginal Zonen-BZ IgD naive geswitchte -BZ CD27 geswitchte -BZ CD27 Uwe Kölsch, Labor Berlin UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN B-Zelle CD40 TH-Zelle CD40Ligand CD4 Signal zum Klassenwechsel CD3 ζ,γ,δ,ε MHC TCR CD80/86 CD28 IgM Uwe Kölsch, Labor Berlin UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN B-Zelle CD40 TH-Zelle CD40Ligand CD4 Signal zum Klassenwechsel CD3 ζ,γ,δ,ε MHC TCR CD80/86 IgG 7 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN CD28 CD40-Ligand-Expression auf CD4+TH unstimuliert Kontrolle P/I stimuliert Patient CD40 Ligand CD69 ( Aktivierungskontrolle ) Uwe Kölsch, Labor Berlin UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Hyper-IgM Syndrom Typ I - CD40 Ligand Defekt Engram • Kombinierter Immundefekt • X-chromosomal rezessiv vererbt • Bakterielle Infektionen • „Opportunistische Infektionen“ (Pneumocystis jiroveci, Cryptosporidien) • Chronische Hepatopathie/ Gallenwegsinfektion • Mittlere Lebenserwartung 25 Jahre UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Hyper-IgM Syndrome ! Eine normale IgM-Konzentration schließt ein Hyper-IgMSyndrom nicht aus! Differentialdiagnosen bei Hyper-IgM-Phänotyp - Ataxia teleangiectatica (AFP ↑↑) -NEMO Defekte - ... UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Hyper-IgM Typ I – CD40-Ligand-Defekt Kriterien der European Society of Immunodeficiency (ESID) 1. 2. 3. 4. Normale Lymphozytenproliferation Normaler Lymphozytenphänotyp Vermindertes IgG bei fehlenden Impfantikörpern Verminderte CD40 Ligand-Expression auf CD4-T-Helferzellen Therapie 1. 2. 3. 4. Immunglobulinsubstitution PCP-Prophylaxe (Cotrim) Kryptosporidienprophylaxe (Expositionsprophylaxe) Stammzelltransplantation ansprechen (empfehlen?) 11 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Zusammenfassung 1 1. Bei schwerer erster Pneumonie im Kindesalter (mindestens) Basisdiagnostik 2. Basisdiagnostik: gr BB, IgG, IgA, IgM und Imfpantikörper 3. Bei Immunglobulinerniedrigung und Erniedrigung der Impfantikörper: weitere Diagnostik nach Rücksprache mit Immunologen und durch Immunologen 12 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN David 1 Jahr alt Erbrechen Eintrübung, Krampf, 39.6° Petechien Aufnahme 0h 12h Atemstillstand Verlust Hirnstammrefelxe 48h Tod 72h Cefotaxim, Penicillin, Dexamethason Oliver Andres und Johannes Liese UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Karoline Strehl & Oliver Andres et al, J Ped Infect Dis 2013 Patient 2 0h Meningitis: S. pneumococcus 15C Leukozyten 10.500/ul CrP 18mg/l Normal: Immunglobuline Impfantikörper T und B Zellzahl Sauerstoffburstreaktion 12h 48h 72h Toll-like/ IL-1 Rezeptor Defekt? Oliver Andres und Johannes Liese UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Karoline Strehl & Oliver Andres et al, J Ped Infect Dis 2013 Defekte in Toll-like und IL-1 Rezeptor Signalwegen TLRs 1 - 10 und IL-1 Rs (TIRs) MyD88 TIR TIR TIR DD IRAK-4 IRAK-1 TIR DD DD Abbau von IRAK-1 DD DD P KD KD KD Zytosol IKK/ IκΒ Zellkern NF- κΒ MAPK AP-1 IL-1β, IL-6, IL-8, L-12, TNF-α,... TIRs kontrollieren Akutephaseantworten (Fieber, CrP,...) Picard et al, Science 2003; von Bernuth et al, Science 2008 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN IRAK-4 Defekt Fibroblasten Karoline Strehl UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Karoline Strehl & Oliver Andres et al, J Ped Infect Dis 2013 IRAK-4 Defekt Fibroblasten Karoline Strehl UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Karoline Strehl & Oliver Andres et al, J Ped Infect Dis 2013 Defekte in Signalwegen der Toll-like Rezeptoren Engram 1. Schwere invasive Infektionen durch Bakterien (Sepsis, Meningitis, Arthritis durch Pneumokokken und Staphylokokken; Leberabszess und eitrige Lymphadenitis durch Staphylokokken) 1. Peritonsillarabszesse durch Pseudomonaden 1. Staphylodermien UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Picard & von Bernuth et al, Medicine 2010 Zusammenfassung 2 1. Schwerere Infektion, unauffällige Basisdiagnostik weitere Diagnostik „Immundefekt“ = klinische Diagnose 2. 19 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Besiedelung mit S. pneumoniae und S. aureus S. pneumoniae UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN S. aureus Bogaert et al, Lancet 2004 Schwere bakterielle Infektionen - Immundefekte? Staphylokokkeninfektionen: - Neutropenie - Phagozytenfunktionsdefekte - Autosomal dominantes Hyper IgE Syndrom - Defekte der Signalwege von Toll-like und IL-1 Rezeptoren Pneumokokkeninfektionen: - Antikörpermangel - Komplementdefekte - Asplenie - Autosomal dominantes Hyper IgE Syndrom - Defekte der Signalwege von Toll-like und IL-1 Rezeptoren UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Schwere bakterielle Infektionen - Immundefekte? Staphylokokkeninfektionen: - Neutropenie (Blutbild) - Phagozytenfunktionsdefekte - Autosomal dominantes Hyper IgE Syndrom - Defekte der Signalwege von Toll-like und IL-1 Rezeptoren Pneumokokkeninfektionen: - Antikörpermangel (IgG, IgA, IgM, Impfantikörper) - Komplementdefekte - Asplenie - Autosomal dominantes Hyper IgE Syndrom - Defekte der Signalwege von Toll-like und IL-1 Rezeptoren Schwere bakterielle Infektionen - Immundefekte? Staphylokokkeninfektionen: - Neutropenie - Phagozytenfunktionsdefekte - Autosomal dominantes Hyper IgE Syndrom - Defekte der Signalwege von Toll-like und IL-1 Rezeptoren Pneumokokkeninfektionen: - Antikörpermangel - Komplementdefekte - Asplenie - Autosomal dominantes Hyper IgE Syndrom - Defekte der Signalwege von Toll-like und IL-1 Rezeptoren « idiopathische Infektionen » oder Immundefekte ? Toll-like, IL-1R, TNFR und IL-6R abhängige Signalwege Margret Oberreit & Karoline Strehl 1. Toll-like und IL-1 Rezeptoren 2. TNFRs MyD88 IRAK-4 NEMOIKK 3. IL-6R JAK1 JAK2 α β MAPK IL-6 TYK-2 STAT-3 IκBα NF-κB Invasive bakterielle Infektionen wenn: von Bernuth & Ku et al, Pediatrics 2006 von Bernuth & Ku et al, J Exp Med 2007 von Bernuth et al, Science 2008 - zu wenig IL-6 Bildung? Minegishi et al , Immunity 2006 Minegishi et al, Nature 2008 - zu schwache IL-6 Wirkung? Holland et al, NEJM 2008 Julian 6 Jahre alt 6 Jahre alter Junge, bisher gesund, unverwandte Eltern Impfungen gemäß Empfehlungen der Ständigen Impfkommission (STIKO) Nekrotisierende Pneumokokkenpneumonie (Serotyp 19F in BAL) Atelektase trotz maximaler antibiotischer Therapie Resektion Segment 3, rechts Maximale Leukozytenzahl 15,8 /nl T 38,5°C, CRP 2,7 mg/l, kein IL-6 -> Schwere bakterielle Infektion kaum Inflammation? Uwe Kölsch 25 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Immunologische Routine - Normalwerte für - großes Blutbild - IgG, IgA, IgM - Antikörpertiter gegen Haemophilus influenzae type B und S. pneumoniae - Antikörpertiter gegen Diphtheria-Toxoid und Tetanus-Toxoid - Zahlen an T-Zellen, B-Zellen, NK-Zellen 26 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Normale TLR-Antwort in Granulozyten – kein IL-6 nach TLR-Stimulation in Vollblut? IL-6 im Überstand von Vollblut 80 Patient Kontrolle Löslicher IL-6 inhibierender Faktor? 27 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Fa TN LP m Io A/ PM Isotyp unstimuliert aktiviert Io 0 A/ 0 S 20 2 5000 no 40 ed 10000 60 PM 15000 M IL-10 [pg/ml] 20000 M CD62L 100 Pa Kontrolle IL-10 in Vollbllut 25000 ed IL-6 [pg/m l] Patient TNFα b R848 -1 Pam2 no LPS IL CD62L-shedding auf Granulozyten Patient Kontrolle Uwe Kölsch Löslicher IL-6 inhibierender Faktor? PBMC IL-6 Nachweis Patient Patient - (Vollblut) Serum Kontrolle ? Kontrolle ? + (Vollblut) IL-6 nach Toll-like Rezeptor Stimulation? Uwe Kölsch 28 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN PBMC des Patienten produzieren IL-6 – Serum des Patienten inhibiert IL-6 PBMC des Patienten PBMC einer Kontrolle Zugabe von Zugabe von •Patientenserum 30 000 30000 •AB-serum •Patientenserum IL-6 [pg/ml] 20 000 10 000 0 20000 10000 S LP 2 m Pa 1b IL - ed M S LP 2 m Pa b -1 IL ed 0 M IL-6 [pg/m l] •AB serum Uwe Kölsch 29 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Löslicher IL-6 inhibierender Faktor? PBMC IL-6 Nachweis Patient Kontrolle Patient - - Kontrolle + + Serum -> 1. PBMC des Patienten produzieren IL-6 -> 2. Patientenserum inhibiert IL-6 Uwe Kölsch 30 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Inhibition von rekombinantem IL-6 Nachweis 1000 pg/ml IL-6 im ELISA AB-Serum 1000 IL-6 in pg/ml Patientenserum 500 ? IL-6 1: 2 1: 10 1: 10 0 1: 10 00 0 ? dilution of patient/ control serum Verdünnung Patient:Kontrolle Autoantikörper gegen IL-6? Löslicher IL-6 inhibierender Faktor! Uwe Kölsch 31 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Nachweis von anti-IL-6-IgG 2.0 Patientenserum patient serum Kontrollserum control serum OD anti-IL-6-IgG 1.5 1.0 anti-human IgG 0.5 Serum mit Autoantikörper? IL-6 anti-IL-6 1: 20 0 dilution of patient/ control serum 00 0 00 0 1: 20 00 0 1: 2 1: 20 0 1: 20 0.0 Verdünnung Patient:Kontrolle Uwe Kölsch 32 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Nachweis von anti-IL-6-IgG 2.0 patient Patientenserum serum patient serum control Kontrollserum serum control serum Patientenserum, patient serum IL-6 preinc. mit IL-6 vorinkubiert IL-6 1.0 anti-human IgG IL-6 vorinkubiert 0.5 IL-6 anti-IL-6 1: 20 0 dilution of patient/ control serum 00 0 00 0 1: 20 00 0 1: 2 1: 20 0 0.0 1: 20 OD anti-IL-6-IgG 1.5 IL-6 Vorinkubation Verdünnung Patient:Kontrolle Uwe Kölsch UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN 33 Bisher: Nachweis von Anti-IL-6 bei… 1. 11 Monate, Junge, S. aureus Hautabszesse (2 Episoden), kein CRP 2. 67 Jahre, Mann, E. coli, Streptococcus intermedius – Thoraxempyem, kein CRP 3. 56 Jahre, Frau, S. aureus Hautabszess, kein CRP -> Erste Beschreibung einer Pneumokokkenpneumonie assoziiert mit anti-IL6 Antikörper in der Kindheit? 34 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Puel et al , 2007; Nanki et al, 2013 Hypothese: Angeborene vs Autoimmunerkrankung? Bakterielle Infektionen bei Erwachsenen – anti-IL-6 Antikörper? Bakterielle Infektionen – Angeborene Defekte? Lebensalter 35 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Zusammenfassung 3 1. Bei schwerer erster Pneumonie im Kindesalter (mindestens) Basisdiagnostik 2. Basisdiagnostik: gr BB, IgG, IgA, IgM und Impfantikörper 3. „Immundefekt“ – klinische Diagnose - keine primär molekulare Diagnose 4. Molekulare Diagnose sichert Diagnose und ermöglicht Therapieplanung 36 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Dank an Kollegen und Mitarbeiter Hoptial Necker, Paris Capucine Picard, Jean Laurent Casanova St. Elisabeth Kliniken Neuburg/ Donau Nilgün Durmus, Thomas Renner, Stephan Seeliger Universitätkkinderklink, Rom Caterina Cancrini Werner Forßmann Klinik, Eberswalde Dieter Hüsemann Universitätskinderklinik, Würzburg Oliver Andres, Johannes Liese Krankenhaus Berlin Fridrichshain Hermann Girschik und Kollegen Universitätkinderklink Erlangen Holm Schneider Labor Berlin – FB Immunologie Uwe Kölsch Chrisitine Seib Nadine Unterwalder Hans-Dieter Volk Christian Meisel Pädiatrische Immunologie, Charite Karoline Strehl Anne-Hélène Lebrun Michael Bauer Stephanie Heller Renate Krüger Volker Wahn Klinik für Innere Medizin, Charité Thomas Stroh Institut für Transfusionsmedizin, Ulm Klaus Schwarz Institut für Biochemie, Christian Albrechts, Universität, Kiel Athena Calaris Stefan Rose-John Neuropädiatrie, Charité Angela Kaindl Universität Wien Kaan Boztug 37 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Dank an die Geldgeber Toll-like Rezeptordefekte - Prognose Infektionen # 58 14 5 Ohne Infektion 2 1 Überleben 0 # 58 18 4 3 0 Kein Tod nach dem 8., keine invasive Infektion nach dem 14. Lj UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Picard & von Bernuth et al, Medicine 2010 Antikörper sind neutralsierend PBMCs einer gesunden Kontrolle Zugabe von: AB-serum Patienenserum unstim. IL-6 2ng/ml IL-6 20ng/ml IL-6 200ng/ml IL-6 2000ng/ml IL-10 500pg/ml CD4+ pSTAT3 (pY705) pSTAT3 (pY705) Uwe Kölsch & Michael Bauer 40 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN Bakterielle Infektionen durch „zu wenig IL-6“? 1. Toll-like und IL-1 Rezeptoren 2. TNFRs MyD88 IRAK-4 NEMOIKK 3. IL-6R JAK1 JAK2 α β MAPK IL-6 TYK-2 STAT-3 IκBα NF-κB Invasive bakterielle Infektionen wenn: von Bernuth & Ku et al, Pediatrics 2006 von Bernuth & Ku et al., J Exp Med 2007 von Bernuth et al, Science 2008 - zu wenig IL-6 Bildung? Minegishi et al , Immunity 2006 Minegishi et al, Nature 2008 - zu schwache IL-6 Wirkung? Holland et al, NEJM 2008 UNIVERSITÄTSMEDIZIN BERLIN
