Zirkulierende Immunkomplexe Pathophysiologiegfid-ev.com/presentation/JEMELKA_6IDM_ZIK.pdf · Dr. med. Helen Joller-Jemelka, Dresden 2008 Folie 2 Zirkulierende Immunkomplexe (IK) •

Dr. med. Helen Joller-Jemelka, Dresden 2008 Folie 1

Zirkulierende Immunkomplexe Pathophysiologie

Referentin: Dr. med. Helen Joller-Jemelka

FAMH Immunolgie Zürich

6. IMMUNDIAGNOSTISCHES MEETINGModerne Diagnostik und Therapie

immunologisch bedingter ErkrankungenDresden, 7.–9. Oktober 2008


Zirkulierende Immunkomplexe (IK)

• Eine nicht kovalente Bindung einesAntigens mit seinem spezifischenAntikörper

• Die Bildung von Immunkomplexen istunter physiologischen Bedingungennormal

• Ist abhängig von der Antigenexpositiondauer– limitierte Antigenexposition transiente IK– langdauernde Antigenexposition IK - Erkrankung


Bestandteile der Immunkomplexe (IK)

Bestandteil 1: Antigene (Ag)• Fremdsubstanzen (partikuläre oder lösliche)

– Bakterien, Viren, Parasiten, Pilze und deren Endo- / Exotoxine• Autoantigen(e)

– z.B. oxidierte Form von low density Lipoprotein, IL8, etc.• Natürliche und „man made“ Agressoren

– exogene Antigene, Medikamente, etc.• Entartete Zellen mit verändertem „self“, Zelltrümmer, etc.

Die Beschaffenheit des Antigenepitops (monovalent, multivalent)können die Struktur der Immunkomplexe variieren.

Bestandteil 2: Antikörper (AK)• Immunglobuline

– poly-, monoklonale, verschiedene Klassen/Subklassen


Interaktionen von Antigenen und Antikörpern

Wasserstoffbrückenbildung

elektrostatische Bindung

van-der-Waals-Kräfte

hydrophobe Wechselwirkung

Wasserausschluss

- -

-


Struktur der Immunkomplexe (IK)

Antikörperüberschuss(kleine Komplexe)

Äquivalenzzone(grosse Komplexe)

Antigenüberschuss(mittelgrosse Komplexe)

- löslich- monovalent- geringe C-Aktivierung- lange Persistenz

- nicht löslich- hohe C-Aktivierung- IK Deposition- Phagozytiert

- löslich- C-Aktivierung- lange Persistenz- Dissemination


Abhängigkeit der IK - Deposition

• Haemodynamische Faktoren:– Hohe Durchflussrate– Hoher Druck

• Exponierte Organe– Glomerulus– Chorioid Plexus– Synovium– Haut– Lunge

Ivan Roitt, 2002


Biologische Funktion der IK

Die biologische Funktion der zirkulierendenImmunkomplexen besteht aus:

• Neutralisation und anschliessenderElimination des Antigens

• Interaktion mit Komplement

• Interaktion mit Fc Rezeptorenauf Zelloberfläche

• Interaktion mit C Rezeptorenauf Zelloberfläche


Das Komplementsystem


BiologischeFunktion desKomplements

Grob / Joller 2001


Transport und Entfernung von IK

CR1 (C3b/C4b Rezeptor):

• als Vermittler von Transport und Entfernung

• exprimiert auf Erythrozyten, mononukläre Zellen, Neutro- philen, B-Lymphozyten, epithelial- und follikulär-dendritischen Zellen

• Genetik:– Anzahl der E-CR1 ist angeboren– Regulation durch 2 autonsomale

Allele– Polymorphysmus (Genotypen)

HH (homozygote high density) HL (heterozygote) LL (homozygote low density)

Ivan Reutt, 2002


Pathomechanismen der IK Erkrankungen

Pathomechanismen:

• Ablagerung

• Entzündliche Reaktion

• Bindung an verschiedene Zelltypen an ihre Fc- und C-Rezeptoren

– Systemische Dissemination– Effektormechanismen durch

sezernierte Zellmediatoren

Ivan Reutt, 2002


Mediatoren der EntzündungszellenZellart Zellprodukt Effekt

Thrombozyt vasoaktive Amine Aggregation

Neutrophile Granuloproteasen Toxizität

saure Hydrolasen (Katepsin A, D, E)

neutrale Proteasen (Katepsin G)

Elastasen / Kollagenasen

Lysozym

MPO

Kinin, Anaphylotoxin Bildung

O-2 Metaboliten (Radikale) Toxizität

Plättchen akt. Faktor (PAF) aktivierend, aggregierend

Makrophagen Zytokine (IL1, TNF alpha) Effekte auf Lymphozyten

Metabolismus

Fieber

Chemotaxis

Adhesionsmoleküle Adhesion

Prostaglandin Vasodilatation, Bronchodilatation

Granuloproteasen siehe oben

O-2 Metaboliten Toxizität

Eosinophile Major basic Protein Zytotoxizität, ADCC

PAF siehe oben

Basophile/Mastzellen Histamin / Heparin Vasodilatation, Bronchodilatation

Kontraktur der glatte Muskulatur

PAF siehe oben

Prostaglandin D2 Vasodilatation

Bronchokonstriktion

Lymphozyten Zytokine T- Helfer1 / T- Helfer2


Rolle sezernierter Substanzen

Rolle der Interleukine (Zytokine), Interferone, TNF und Adhesions-moleküle bei IK-Erkrankungen:

• E-Selektin beeinflusst Adhesion von Leukozytenan aktivierte endotheliale Zellen und bewirkt „rolling“.

• “Trigering“: Aktivierung von Integrinen, die ihreKonfiguration ändern. Chemokine stehen im engenKontakt zu Proteoglykanen.

• Ligandenpaare Integrin und Adhesionsmoleküle(ICAM-1, VCAM-1, IGS Rezeptor) entstehen.

• Produktion von Proinflamatorischen Zytokinen(TNF alpha, IL-1 beta, IFN gamma , IL-6 , IL-8).

• Liganden von IK und Toll-like Rezeptor (TLR) stimulierenMonozyten zur IL-10 Produktion, die Hyperaktivität derB-Lymphozyten und gesteigerte Antikörperproduktion verursacht.


Rolle sezernierter Substanzen


Wirkung des Interferons alpha

• Plasmacytoide Dendritische Zellen (pDC) produzierten Interferon alpha• Interferon alpha wirkt modulatorisch auf verschiedene Zelltypen.• beeinflusst B-T Zellkooperation• dysreguliert Apoptose (führt zu erhöhter Autoantigen Zirkulation)• IK Bildung• IK Bindung via Fc gamma Rezeptor II (CD32) an dendritische Zellen und INF alpha Produktion• Präsentation an autoreaktive T-Lymphozyten


Bestimmungsmethoden der IK

Bestimmungsmethoden

A) im Gewebe – Histologie,charaktreristische Zeichen der Entzündung

B) im Blut und in den Körperflüssigkeiten

I) Antigenspezifische Methoden

II) Antigen-Nichtspezifische Methoden

III) Komplementmethoden

IV) Zelluläre Methoden


(I) Antigen spezifische Methoden

1) Immunpräzipitation mit anti – human IgG und / oderC und Detektion von bekannten Antigen im Präzipitat

2) Sucrose density Gradient Fraktionierung undDetektion des Antigens / IgG resp. C inentsprechenden Fraktionen

3) Elektronenmikroskopie nach Ultrazentrifugation

4) DNAse Behandlung von anti-DNS IK

5) reine Zellsuspension Fc- und C-Rezeptorenpositiver Zellen und Identifikation des Antigensmit FITC oder Jod125 markierten spezifischen Antikörper

6) IK Dissoziation und Bestimmung des Antigens



Studie zur Immundissoziation der IK

A) Bei hitzestabilen Antigenen (p24 des HIV) eineKochmethode nach Schüpbach

B) Dissoziation durch pH Sturz (Glycin Behandlung)

a) Bestimmungen bei Hepatitis B Befund „anti - HBc allein“aa) 9 751 gesunde Blutspender getested

51 (0.5%) „anti HBc allein“ positiv 2 (4%) HBV - PCR positiv11 (22%) HBsAg nach IK-Dissoziation positiv

bb) 81 Drogenabhängige mit dem Befund „anti - HBc allein“32 (39%) HBV - PCR positiv14 (17%) HBsAg nach IK-Dissoziation positiv

cc) 67 HIV Infizierte „anti - HBc allein“ positiv60 (88%) HBV - PCR positiv15 (22%) HBsAg nach IK-Dissoziation positiv



b) Bestimmung der HCV - RNS und des HCV Antigensin gereinigten polyklonalen Kryopräzipitatenaa) 10 Patienten CAH - C (HCV - RNS positiv, HCVAg im Serum negativ)

Kryoglobulinkonzentration 3.4 - 8.3 g/l HCV - RNS im KRYO bei allen 10 Patienten positiv HCVAg bei allen im KRYO positiv (2.06-115.3 pg/ml) HCV RIBA im KRYO 10 x positiv anti - c22

bb) 5 Patienten CAH - C (HCV - RNS nicht nnwb., HCVAg im Serum neg.)Kryoglobulinkonzentration 1.89 - 7.30 g/lHCV - RNS im KRYO bei 3 (60 %) positivHCVAg im KRYO bei 3 (60%) positiv (1.80 - 11.0 pg/ml)HCV RIBA im KRYO positiv anti - c22

cc) 4 Patienten mit sekundärer Kryoglobulinämie (RA, SLE, Lymphom, Essentielle)Anti - HCV Serologie wiederholt negativ,HCVAg und HCV RNS im Serum nicht nnwb.Kryoglobulinkonzentration 0.57 - 5.00 g/lHCV - RNS im KRYO bei allen positivHCVAg im KRYO bei allen positiv (1.90 - 5.70 pg/ml)HCV RIBA im KRYO alle anti - p22 positiv



Bestimmungsmethoden








Antigen - Nichtspezifische Methoden

1. Ultrazentrifugation

2. Sucrose Density Gradient - Detektion von IgG und C(Immunelektrophorese, Immunfixation, radiale Diffusion)

3. PEG Präzipitation (3% PEG 6000) – Vorsicht beiHypergammaglobulinaemien, eine Bestätigungvon Antigen resp. Ig ist notwendig

4. Kryoglobulin - NachweisAntikörper Typisierung (Immunelektrophorese,Immunfixation) und C1 oder C3 Nachweis

5. Nachweis Antiglobuline - Rheumafaktoren(Nephelometrie, ELISA)



Bestimmungsmethoden








Komplementmethoden

Methode 1: C1q Bindung/PEG Präzipitation (RIA, ELISA)

Wichtig: Nur C1q bindende IK werden gemessen

EDTA Zugabe verhindert Inkorporation vonC1q I125 in endogenes hochmolekulares C1qrs Komplex

• Störfaktoren– freies DNS inhibiert C1q - Bindung an IK– Anti - C1q Antikörper bei Patient– Bildung von spontanen Aggregaten

• Präanalytik: Nur frisch gefrorene Proben einsetzen• Keine Antigenidentifikation• Standardisierung durch kommerzielle Testsysteme verbessert• NG 80 µgHAG/ml


Komplementmethoden

Mehtode 2: Monoklonal C3d (ELISA)

Wichtig: Bietet die Möglichkeit zur Erfassung allerIg-Klassen über alle C-Aktivierungswege(kommerzielle Testsysteme nur für IgG)

• Störfaktoren– Plasma anstatt Serum– Anti-C3d Antikörper bei Patient– Vorherige Hitzedeaktivierung– Wiederholtes Gefrieren und Auftauen von Proben

• Keine Antigenidentifikation• Standardisierung nach WHO Standard• NG 10 µgHAG/ml



Bestimmungsmethoden








Zelluläre Methoden

Methode: Raji Cell Test mit Lymphoblasten Zellen aus Kultur(Burkitt’ Lymphom)

Wichtig: Bindung der IK über Fc und C Rezeptoren- Low affinity Rezeptoren für IgG- Hochaffine Rezeptoren für C1q, C3b, C3d

• Störfaktoren– Anti-Lymphozytäre Antikörper bei Patient

• Kommerzielle Testsysteme• Ermöglicht sowohl Ig auch Antigen Nachweis• NG 5-12 µgHAG/ml


IK - Testsysteme im Vergleich

Krankheiten

IK Test

Rheumatoide

Arthritis

Systemischer

Lupus

Erythematodes

Diabetes Mellitus Endokarditis

Nephelometrie 87.5 21 35 37.2

PEG - IgG 92.3 33 30 45.8

PEG - C4 29 12.5 30 17.8

C1q - Bindung 82 69 28 42.9

Insulin - Anti-Insulin - - 60 -

Positive Ergebnisse in Prozent [%]

Quelle: J.M. Kilpatrick, 1983


IK - Assoziierte Erkrankungen

Ivan Reutt, 2002


Nierenbeteiligung bei IK - Erkrankungen

Ivan Reutt, 2002

IK – Glomerulonephritis (GN) Goodpasture


IK – Induzierte Glomerulonephritiden (GN)

Wichtig: 80-90% aller Glomerulonephritiden (GN) sind Immunkomplex assoziiert und Folgen einer Ablagerung von zirkulierenden IK auf Basis eines Infektes

Pathogenesis : - Erreger Tropismus / Persistenz- Direkter cytopathischer Effekt- Antikörperproduktion- Grösse der zirkulierender IK- / C-Aktivierung- Haemodynamische Faktoren- Ablagerung, Deposition der IK in der Niere- Akkumulation v. Zellen / Entzündung / Cytokinnetzwerk- Gewebeschädigung, autoimmune Kreuzreaktion

Beispiele: Akute GN: Parvovirus B19, Hepatitis A, Masern, EBV, etc. Chronische GN: Hepatitis B , C, Parvovirus B19, etc.Interstitielle Nephritis: Hanta-, Corona-, Dengue-, Coxsackie-Viren, CMV, etc.


IgA Nephropathie

Wichtig: - Weltweit meist vorkommende Form der GN- 40-60% entwickeln die Endphase (TNI)

Pathogenese: - Abweichende IgA Glykosylation- Galaktose Mangel im O-linked Glykan der IgA schweren Kette- GalNAc Residuen- Verzögerte Elimination des Gal-Defizienten IgA1- Anti-Glykan Antikörperproduktion (Typ IgG / IgA1)- Ablagerung der IK im Glomerulum- C-Aktivierung / Entzündung

Labor: Nachweis IgA1-IgG IK (48%)C3 IK (44%)Keine IgM RF


Rheumatoide Arthritis


Extraartikuläre Manifestationen

Wichtig: Rheumatoide Arthritis weist sehr häufigextraartikuläre Manifestationen auf.

• Vaskulitis - Immunkomplexvermittelt

• Kardiovaskuläre Komplikationen IK mit oxidierter Form des LDL

• Expression von Adhesionsmolekülen

• Adhesion auf Endothelzellen


Rheumatoide Arthritis

Pathogenese: - genetische Faktoren HLA DR4 und HLA DR1- Infektionen, toxische Substanzen- T-Zellen, postkapilläre Venole, Antigenpräsentation eines arthritogenes Peptids- Zytokinproduktion- Polyklonale B-Zell Aktivierung über TLR (IL10 Prod.)- Rheumafaktoren und IK (z.B. zitrulinierte Proteine, ctr. Fibrin, Vimentin)- Komplementaktivierung- Makrophagen und monozytoide DC Aktivierung- Proinflamatorische Zytokine (TNF alpha, IL1, GM-CSF)- IK in synovial Flüssigkeit – Zytokin abh. Entzündung- Proliferation , Aktivierung von Fibroblasten- Synovitis, Chondrozyten Fibroblastenwachstums-Fakt.


Endothelialzellen bei IK - Erkrankungen

Ivan Reutt, 2002

IK – Depositen auf endothelialen Zellen

IgG IgM


Endothelialzellen bei IK - Erkrankungen

Pathogenese: - zirkulierende Immunkomplexe und Depositen auf Endothelium- C1q-Rezeptor auf endothelialer Zellmembran- Aktivierung des Komplements und phagozytierenden Zellen- Endothelium spez. Antigene (Grösse 20-200 kD), binden:

- DNS – DNS Histon Komplex- Ribosomale Proteine- Fibronektin- Beta 2 Glykoprotein

- Induzieren Apoptose unabhängig von Fc-Rezeptoren- Freisetzung von „self“ Ag, somit Produktion von

anti - endothelialen Antikörper:- Vaskulitis- Nekrose- Thrombose

Beispiele: - infektbedingte Vaskulitis (HBV, HCV, HIV)- mehrheitlich ethiologisches Agens jedoch unbekannt (SLE)- essentielle Kryoglobulinämie


Therapie

• Elimination der zirkulierenten Immunkomplexen– Antigenelimination– Plasmapherese

• Immunglobulin i.v. – moduliert Fc- und C-Rezeptorenverschiedener Entzündungszellen

• monoklonale Antikörper - anti aktivierte C-Komponentenanti - Zytokine

• TP10 – löslicher CR1 – inhibiert C3 und C5 Konvertase• Blokade Fc gamma Rezeptoren mit CD 16A Ig• künstlich hergestellte Immunkomplexe als Therapeutikum

(HBsAg-Anti-HB IK)


Routine Diagnostik der IK

Empfehlung für die Routine Diagnostik:

• präanalytische Phase berücksichtigen und einhalten

• Immer zwei Messmethoden, die auf unterschiedlichenTestprinzipien basieren, anwenden.

• Quantitative Messung einzelner C-Komponenten( mindestens C3, C4, C-B)

• Aktivität der 3 Komplement-Aktivierungswegen(klassischer, alternativer und Lektin) überprüfen.


Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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Zirkulierende Immunkomplexe Pathophysiologiegfid-ev.com/presentation/JEMELKA_6IDM_ZIK.pdf · Dr. med. Helen Joller-Jemelka, Dresden 2008 Folie 2 Zirkulierende Immunkomplexe (IK) •