Characterization of cellular and humoral immune responses in pemphigus patients and an HLA-transgenic mouse model

The rare, but potentially fatal autoimmune disorder pemphigus is considered as a prototypical antibody-mediated organ-specific disease, in which immunoglobulin (Ig) G autoantibodies (auto-ab) mainly target the desmosomal cadherins Desmoglein 3 (Dsg3) and Dsg1 within the epidermis. This process, refe...

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Main Author: Hennerici, Tina
Contributors: Eming, Rüdiger (PD Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:English
Published: Philipps-Universität Marburg 2016
Hautkrankheiten
Subjects:
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Table of Contents: Die prototypische antikörpervermittelte und organspezifische Autoimmunerkrankung Pemphigus zeichnet sich durch Autoantikörper der Immunglobulinklasse G (IgG) aus, welche vornehmlich gegen die desmosomalen Cadherine Desmoglein 3 (Dsg3) und Dsg1 in der Epidermis gerichtet sind. Dieser Prozess, der Akantholyse genannt wird, äußert sich klinisch in der Bildung von fragilen Blasen und Erosionen auf Haut und Schleimhaut. Therapiemöglichkeiten beschränken sich zurzeit überwiegend auf eine unspezifische Immunsuppression, welche mit dem Risiko schwerer Nebenwirkungen und Folgeerkrankungen einhergeht. Obwohl lange bekannt ist, dass IgG-Autoantikörper wesentlich an der Pathologie des Pemphigus beteiligt sind, ist dennoch unklar, welche immunologischen Mechanismen im Einzelnen zum Verlust der Selbsttoleranz führen. Ziel des ersten Teils dieser Dissertation war es, antigenpräsentierende Zellen (APC) und APC-assoziierte Zytokine sowie deren Beziehung zu T-Helfer (Th)-Zell-Populationen und zur Autoantikörper-Antwort in der Pathogenese des Pemphigus zu untersuchen. Zu diesem Zwecke wurden 34 Pemphigus-Patienten Blutproben entnommen und zwölf klinisch detailliert charakterisierte Patienten für eine umfassendere Analyse ausgewählt, welche keiner oder einer nur minimalen Immunsuppression unterlagen. Diese Kohorte bestand aus neun Pemphigus vulgaris (PV)- und drei Pemphigus foliaceus (PF)-Patienten, die entsprechend eines aktiven oder remittierenden Krankheitsstatus subgruppiert wurden. Als Kontrollgruppe wurden zwölf Patienten der autoimmunen Muskelschwäche Myasthenia gravis (MG) definiert, welche eine unabhängige autoantikörpervermittelte und organspezifische Autoimmunerkrankung darstellt. Im APC-Kompartiment konnte als wesentliches Ergebnis eine verminderte Anzahl zirkulierender myeloider und plasmazytoider dendritischer Zellen (DC) bei aktiven Pemphigus-Patienten festgestellt werden. Eine gleichzeitig vermehrte Oberflächenexpression des C-C Chemokinrezeptors-2 (CCR2) auf myeloiden DC weist in diesem Zusammenhang auf eine erhöhte Migration dieser Zellen in entzündete periphere Gewebe wie der Haut hin. Analog zeigte sich eine vermehrte Expression des CCR2 auf CD14+ Monozyten sowie eine erhöhte zirkulierende Population an CD16+ Monozyten mit selektiver Expansion der nichtklassischen Subpopulation. Eine funktionelle Analyse auf zellulärer Ebene konnte allerdings keinen erhöhten Immunstatus der APC bei aktiven Pemphigus-Patienten nachweisen, jedoch zeigten sich bei diesen Patienten erhöhte Plasmaspiegel des entzündungsfördernden Tumornekrosefaktors-α (TNF-α). Interessanterweise ergaben sich außerdem bei aktiven Pemphigus-Patienten erhöhte Plasmaspiegel des überwiegend immunregulatorischen Interleukin-27 (IL-27), das hauptsächlich von aktivierten APC produziert wird. Diese Beobachtung deutet auf eine entzündliche Funktion des IL-27 beim Pemphigus hin. Bemerkenswerterweise ergab sich darüber hinaus bei Pemphigus-Patienten nicht nur eine signifikante Korrelation zwischen Serum-Autoantikörpern und den Plasmaspiegeln von IL-6 und TNF-α, sondern auch eine signifikante Korrelation zwischen IgG-Autoantikörpern und der Plasmakonzentration von IL-27. Die beobachteten, ebenfalls erhöhten Plasmaspiegel des IL-21, welches eine wesentliche Funktion in der B-Zell-Aktivierung innehat, weisen auf eine mögliche Aktivierung von IL-21–produzierenden follikulären Th-Zellen in Abhängigkeit von IL-27 hin. Schließlich wurde als weiteres auffälliges Ergebnis der Studie bei aktiven Pemphigus-Patienten eine deutliche Zunahme an inflammatorischen Th-17-Zellen sowie IL-10–sezernierenden Th-Zellen festgestellt. Ziel im zweiten Abschnitt dieser Dissertation war es, Dsg3-spezifische zelluläre und humorale Immunantworten in einem neuartigen human leukocyte antigen (HLA)-DRB1*04:02–transgenen PV-Mausmodell zu untersuchen unter der genetischen Restriktion von HLA-DRB1*04:02. Dieses Modell wird definiert durch die hohe Prävalenz bestimmter HLA-Klasse-II-Allele bei PV-Patienten wie HLA-DRB1*04:02, –DRB1*14:01, und –DQB1*05:03. Der enge Zusammenhang zwischen dem Vorkommen von PV und dem Auftreten spezifischer HLA-Klasse-II-Risikoallele ist ein Indiz für die wesentliche Funktion autoreaktiver CD4+ T-Zellen in der Pathogenese der Erkrankung. Zusammenfassend geht aus dieser tierexperimentellen Studie schlüssig hervor, dass sich die in PV-Patienten identifizierten Mechanismen der HLA-abhängigen und Dsg3-spezifischen Induktion von CD4+ T– und B-Zell-Antworten in diesem Modell wiederspiegeln. Entsprechend zeigte sich in der Entstehung Dsg3-spezifischer Antikörper eine direkte Abhängigkeit von der Aktivierung Dsg3-reaktiver CD4+ T Zellen. Die APC-vermittelte Aktivierung dieser T-Zellen unterlag wiederum der Erkennung von Epitopen der Dsg3-Ektodomäne, welche eine hohe Bindungsaffinität zu dem PV-assoziierten HLA-DRB1*04:02–Allel aufwiesen. Darüber hinaus erklärte eine nur geringe Kreuzreaktivität der Antikörper zwischen humanem und murinem Dsg3-Protein das Fehlen eines klinischen Phänotyps bei HLA-DRB1*04:02–transgenen Mäusen trotz wiederholter Immunisierung mit humanem Dsg3-Protein. Jedoch gab dieses PV-Mausmodell konsequent wieder, dass die Peptidbinde-Motive spezifischer PV-assoziierter HLA-Klasse-II-Allele eine wesentliche Rolle in der CD4+-T-Zell-vermittelten Induktion von Dsg3-reaktiven Antikörpern spielen. Dieses PV-Mausmodell stellt daher ein geeignetes Instrument dar, um zukünftig immunpathologische Mechanismen des PV in vivo unter Berücksichtigung der starken HLA-Klasse-II-Assoziation dieser Erkrankung zu untersuchen.