Die Rolle von Antikörpern bei Autoimmunerkrankungen 24/25.06.2006Mimikry and autoantibody-mediated neuronal cell signaling in Sydenham chorea1 Mimikry

24/25.06.2006 Mimikry and autoantibody-mediated neuronal cell signaling in Sydenham chorea 1

Die Rolle von Antikörpern bei Autoimmunerkrankungen

Mimikry und Antikörper-

vermittelte Zelltransduktion in

Sydenham chorea



*10.09.1624 †29.12.1689

• Thomas Sydenham,

englischer Arzt im

17. Jahrhundert

alias: 'lover of opium'

'Among the remedies which it has pleased the Almighty God to give to man to relieve his

sufferings, none is so universal and efficacious as opium.'



Sydenham chorea (SC) = Chorea minor

Entstehung:

• Streptokokkus pyogenes – Infektion verursacht „Akutes

rheumatisches Fieber“ = ARF (in 0,1-3% der Infektionen)

• ARF als Folgekrankheit einer Infektion

Autoimmunreaktion gegen Pathogen und anschließende

Kreuzreaktion mit körpereigenen Geweben

• Basierend auf molekularer Mimikry zwischen Wirt und

Pathogen



Streptokokkus pyogenes




Krankheitsbild:

• Sydenham chorea ist die häufigste neurologische

Manifestation des ARF (10-30% der ARF-Fälle)

• Erste Symptome oft erst 6 Monate nach Strep-Infektion)

• Haupterkrankungsalter: 5-15 Jahre

• Symptome: ungewollte Bewegungen und neuropsychia-

trische Störungen: z. B. Hyperaktivität, emotionale

Labilität



Problem:

• Die Krankheitsentstehung/-entwicklung ist schwer

erfassbar, da

bekannt war.


- kein Autoantigen und

- kein Mechanismus der Pathogenese



Bekanntes:

• Kreuzreaktivität zwischen GAS (Gruppe A Streptokokken)

und Wirtgeweben ist durch molekulare Mimikry möglich

• Plasmaaustausch betroffener Patienten zeigte gewisse

Erfolge Vermutung: Sydenham chorea beruht auf einer

pathogenen Antikörperreaktion

Annahme: GAS-Infektion führt zu einer Kreuzreaktion

des Immunsystems mit neuronalem Gewebe im Gehirn




Durchgeführte Versuche von Kirvan et al.

Vorbereitungen:

• Es wurden 3 verschiedene monoklonale Antikörper aus dem

aktiven Serum eines Sydenham chorea Patienten benutzt

• Alle Antikörper reagierten mit GlcNAc (N-Acetyl-

glucosamin), dem häufigsten Epitop der GAS-spezifischen

Kohlenhydrate ( = Antigen)

• GlcNAc ist ein strukturelles Isomer zu Glycosphingolipiden

und Gangliosiden (hoch angereichert im ZNS)



Sydenham Chorea

3 monoklonale Antikörper aus akutem

Patientenserum

GlcNAc (Kohlenhydrat der Streptokokken-

zellwand)

Antigen

Ganglioside (Neuronales Oberflächen-

lipid des Menschen) Antigen ?

?Bindung?



V1: Abschätzen der Bindungsspezifität der Chorea-AK

Drei monoklonale Antikörper aus Chorea-Patientenserum

Strepto-kokken Antigen



V1: Abschätzen der Bindungsspezifität der Chorea-AK (GlcNAc-bindende monoklonale AK gegen 13 Antigene)



Inhibierungs-Elisa: 100% Farbreaktion durch Antikörper

Strep-Antigen

Monoklonaler Antikörper



Inhibierungs-Elisa: Bindung an menschliches Antigen, Farbreaktion ≤ 50%

Strep-AntigenLysogangliosid (Antigen)

Monoklonaler Antikörper



V2: Bestätigung: Chorea-AK erkennen Lysogangliosid GM1 (als körpereigenes Antigen?)

• alle 3 monoklonalen Antikörper aus Chorea-Patientenserum

reagieren stark mit Lysogangliosid GM1

Direkte ELISA



V3: Bestimmen der klinischen Relevanz der GM1-Bindung (Reaktivität des Lysogangliosid GM1: Seren von Patienten mit aktuer Sydenham chorea und von genesenen Patienten)

• Höhere Lysogangliosid GM1-Antikörperkonzentration wurden in

akutem SC-Serum gefunden (nicht in Seren von genesenen Patienten

oder Patienten nur mit ARF)

Dieser Trend auch im Liquor ablesbar



Klinische Relevanz bestätigt:

Hohe Level an spezifischen Lysogangliosid GM1-

Antikörpern korrelieren mit der aktiven Chorea

V3: Bestimmen der klinischen Relevanz der GM1-Bindung



V4: Spezifität der SC-Antikörperreaktion

Durchführung:

• neuronale Zelllinie und Gewebeschnitte von humanem

Gehirn wurden mit SC-Antikörpern gefärbt

• verschiedene Ganglioside wurden als Inhibitoren für die

monoklonale SC-Antikörperbindung an die neuronale

Zelloberfläche getestet (u. a. Lysogangliosid GM1,

Monosialogangliosid GM1)



Ergebnis:

• SC-Antikörper binden an die Zelloberfläche einer

neuronalen Zelllinie und zeigen eine Färbung auf

humanen Hirnschnitten im Bereich der Basalganglien

• Lysogangliosid GM1 war der effektivste Inhibitor für

SC-Antikörperbindung ( Lysogangliosid als mögliches

Antigen!!!)

V4: Spezifität der SC-Antikörperreaktion



V5: Analysierung Antikörpervermittelter CaM-Kinase II Aktivierung (Verdacht: Chorea-AK lösen Zellsignaling aus)

• CaM-Kinase II: Ein Enzym, das in Überfluss im Gehirn

vorhanden ist und Funktionen beim Lernen, Verhalten,

Gedächtnis u. a. einnimmtVermutung:

Antikörper-vermittelte CaM-Kinase II Aktivierung verursacht Signaltransduktion, was ein möglicher

Mechanismus der Sydenham chorea sein kann.







Ergebnisse:

• Nur der monoklonale Antikörper 24.3.1 aktivierte die CaM-

Kinase II signifikant

• Nur akutes SC-Serum u. -Liquor erhöhten die CaM-

Aktivität signifikant, nicht jedoch Seren von ARF-

Patienten, Gesunden, oder genesenen Patienten



Zusammenfassung:

• Hinweise auf molekularen Mimikry zwischen GAS (GlcNAc) und dem menschlichen Gehirn (Ganglioside)

• Antikörper gegen Lysogangliosid GM1 korrelieren mit Krankheitsaktivität bei Chorea-Patienten

• Antikörper gegen Lysogangliosid GM1 erkennen Antigen in humanen Basalganglien

• Monoklonaler AK 24.3.1 und akutes SC-Serum u. Liquor aktivieren CaM-Kinase



El Final

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