Das IgE-Repertoire von Kindern und Jugendlichen mit allergischem Asthma bronchiale

Das allergische Asthma bronchiale ist eine chronisch entzündliche Erkrankung der Atemwege und mit einer Prävalenz von ca. 10% in Deutschland die häufigste chronische Erkrankung im Kindesalter. Die Erkenntnislage bezüglich der Ursachen allergischer Erkrankungen und insbesondere ihrer Zunahme in westl...

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Main Author: Strücker, Benjamin
Contributors: Maier, Rolf Felix (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2011
Zentrum für Kinder- und Jugendmedizin
Subjects:
PCR
IgE
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:Das allergische Asthma bronchiale ist eine chronisch entzündliche Erkrankung der Atemwege und mit einer Prävalenz von ca. 10% in Deutschland die häufigste chronische Erkrankung im Kindesalter. Die Erkenntnislage bezüglich der Ursachen allergischer Erkrankungen und insbesondere ihrer Zunahme in westlichen Gesellschaften ist noch unbefriedigend. Obwohl die Pathogenese des allergischen Asthma multifaktoriell und komplex ist, darf das Immunglobulin E (IgE) als das zentrale Effektormolekül der allergischen Immunantwort vom Soforttyp angesehen werden. Gebunden auf der Oberfläche von Mastzellen, generieren die IgE-Antikörper eine entscheidende Schnittstelle zwischen Allergenen und dem Immunsystem. Auf welche Weise die IgE-Antwort und damit das IgE-Repertoire im Rahmen allergischer Erkrankungen geformt werden, ist noch unklar. Gegenstand der aktuellen wissenschaftlichen Diskussion zur Immunaktivierung bei der IgE-Antwort sind alternative Aspekte: Der von der gegenwärtigen Datenlage favorisierte Mechanismus ist eine Superantigen-ähnliche Interaktion der Allergene mit dem Antikörper. Darüber hinaus wird die Beteiligung von B1-Zellen mit niedrigaffiner polyklonaler Antikörperreifung diskutiert. Die Hypothese der vorliegenden Dissertation ist, dass die IgE-Antwort beim allergischen Asthma eine klassische Antigen-gesteuerte und oligoklonale Immunantwort vom B2-Typ darstellt. Es existieren publizierte Daten zu allen drei potentiellen Reifungsmechanismen der allergischen Immunantwort; gemeinsam ist den korrespondierenden Studien jedoch eine relativ kleine Zahl von erhobenen IgE-Sequenzen (meist unter 100), welche oftmals von lediglich einem einzigen Patienten stammen. Daten zum IgE-Repertoire während Kindheit und Adoleszenz fehlen bis dato gänzlich, obwohl dies die Lebensphase mit der größten Dynamik allergischer Krankheiten ist. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher eine statistisch ausreichende Anzahl funktioneller IgE-Sequenzen von Kindern mit allergischem Asthma zu gewinnen, um somit eine solide Datengrundlage zur Analyse der immunogenetischen Charakteristik zu schaffen. Hierzu wurde eine hochsensitive reverse Transkriptase-PCR entwickelt, welche es erlaubt, humane IgE-Transkripte auch aus relativ kleinen Blutvolumina (500 µl) zu amplifizieren. Mittels dieser IgE-PCR wurde das IgE-Repertoire aus dem peripheren Blut von 13 Kindern im Alter von 3 - 16 Jahren mit allergischem Asthma amplifiziert. Die Amplifikate wurden isoliert, kloniert und sequenziert. Dabei wurden insgesamt 1.366 funktionelle IgE-Sequenzen gewonnen. Dies stellt die bis dato größte Datenbank humaner IgE-Transkripte dar. Als Referenz wurden 308 IgM-Sequenzen derselben Kinder gewonnen. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit konnten einige der publizierten Vorarbeiten zum Thema nicht bestätigen. So fand sich bei der Analyse der VH-Familiennutzung kein Hinweis auf eine Superantigen-ähnliche Aktivierung. Das Muster der im IgE Repertoire genutzten VH-Familien entsprach der Keimbahnverteilung dieser Gene, was sowohl bei IgE (56%), als auch bei IgM (55%) VH3 zur am häufigsten verwendeten Familie machte. Verglichen mit IgM (43 ± 9,8 bp) zeigten die IgE-Sequenzen (48 ± 13 bp) eine um 5 bp längere CDR-H3 (p < 0,001). Die somatische Mutationsrate der IgE-Transkripte (72‰) war mehr als dreimal so hoch wie die der IgM-Transkripte (20‰) (p < 0,001); dabei wurde keine einzige unmutierte IgE-Sequenz gefunden. Somit erscheint eine relevante Beteiligung von B1-Zellen bei der Entstehung dieser Antikörper unwahrscheinlich. Während bei nur 9% der IgM-Sequenzen eine signifikante Anhäufung von replacement-Mutationen in der klassischen Antigenbindungsstelle gefunden wurde, zeigten 29% der IgE-Transkripte Zeichen einer signifikanten Antigenselektion (p < 0,001). Darüber hinaus waren die IgE-Transkripte klonal enger verwandt als die IgM-Transkripte: Die 281 unique IgM-Sequenzen gehörten zu 227 verschiedenen Zellklonen, während 473 unique IgE-Sequenzen nur 142 Klonen zugeordnet werden konnten. Auch dieser Befund spricht für eine zielgerichtete und oligoklonal geprägte Antwort des adaptiven Immunsystems. Zusammenfassend spiegelt das IgE-Repertoire im Blut von Kindern mit allergischem Asthma eine klassische, oligoklonale Immunantwort vom B2-Typ wider. Perspektivisch liefert die vorliegende Arbeit die erforderlichen Methoden und die Referenzdaten für eine Charakterisierung der Immunmechanismen bei therapeutischen Ansätzen mit dem Ziel, die IgE-Antwort zu modifizieren, wie z. B. der anti-IgE-Therapie mit monoklonalen Antikörpern oder der allergenspezifischen Immuntherapie.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2012.0002