Dr. med. Kaimo Hirv, Dr. rer. nat. Barbara Grumbt
Die Entdeckung des Haupthistokompatibilitätskomplexes (Abk. MHC von engl. Major Histocompatibility Complex) hat seinen Ursprung in der Gewebetransplantation. Transplantiert man Gewebe von einem Individuum auf ein genetisch differentes Individuum derselben Spezies, wird das Transplantat vom Empfänger als fremd erkannt und zerstört. Beim Menschen wurde dieses System erstmals 1964 von J. Dausset und R. Payne beschrieben und in den vergangenen 40 Jahren mittels immunologischer und zunehmend auch molekulargenetischer Verfahren im Detail charakterisiert. Der MHC-Locus setzt sich bei Wirbeltieren aus mehreren Genen zusammen, welche Proteine codieren, die für die Immunerkennung, die Gewebeverträglichkeit (Histokompatibilität) bei Transplantationen und die immunologische Individualität bedeutsam sind. Beim Menschen ist das HLA (Humanes Leukozyten Antigen)-System, welches auf dem kurzen Arm von Chromosom 6 lokalisiert ist, ein wichtiger Bestandteil des MHC-Locus. Die “klassischen“ MHC-Gene sind in zwei Regionen unterteilt, die zwei Klassen von HLA-Molekülen kodieren: HLA-Klasse I (HLA-A,-B,-C) und HLA-Klasse II (HLA-DR,-DQ,-DP). Der gesamte HLA-Komplex umfasst ca. 4.000 Kilobasen (Kb), wobei die HLA-Klasse I-Region ca. 1.800 Kb und die HLA-Klasse II- Region ca. 1.000 Kb beinhaltet. Das HLA-System ist sehr polymorph, d.h. für die meisten Genorte existieren mehrere genetische Varianten (sog. Allele).
 - Ideogramm von Chromosom 6 (oben) und schematische Darstellung der Gene des MHC-Komplexes im Bereich 6p21.1-6p21.3. Die kodierenden Regionen sind als kleine Rechtecke (grau, grün und rot) dargestellt.
Die Genprodukte der “klassischen“ HLA-A, -B, und -C-Gene (Klasse I) sind auf der Zellmembran lokalisierte Glykoproteine, die mit unterschiedlicher Quantität auf kernhaltigen somatischen Zellen exprimiert werden. Die Genprodukte der “klassischen“ HLA-Klasse II-Gene sind zwei nicht-kovalent assoziierte, membranverankerte Polypeptidketten. Die HLA-DR-Subregion enthält ein monomorphes Gen für die α-Kette (DRA) und 9 Gene für die ß-Ketten (DRB1-DRB9), wobei die DRB1-Gene den polymorphen Anteil der bekannten HLA-DR-Spezifitäten kodieren.
Die „klassischen“ HLA-Klasse II-Moleküle sind auf antigenpräsentierenden Zellen (wie z.B. peripheren B-Lymphozyten, Makrophagen, dendritischen Zellen oder aktivierten Lymphozyten) nachweisbar. Die zentrale immunbiologische Funktion der beiden HLA-Molekül-Klassen ist die Antigenpräsentation. Jedes HLA-Molekül bindet entsprechend der allelischen Variante einspezifisches Muster an Peptiden. Zytotoxische T-Zellen (Tc oder T8) erkennen im Wesentlichen die HLA-Klasse I-Moleküle im Komplex mit dem sich in der Bindungsgrube befindlichen Peptid, während T-Helfer-Lymphozyten (Th oder T4) den HLA-Klasse II-Peptid-Komplex detektieren. Der Polymorphismus des HLA-Systems bedingt die Präsentation vieler verschiedener Peptide unterschiedlichsten antigenen Ursprungs, wodurch sichergestellt wird, dass eine Vielzahl von Individuen eine Immunantwort gegen ein infektiöses bzw. körperfremdes Agens entwickeln kann. Durch die Präsentation körpereigener Peptide lernt das Immunsystem die Erkennung von "selbst“. Das Versagen dieser Selbsterkennung kann zur Auslösung von Autoimmunerkrankungen führen.
Die jeweils gültige Nomenklatur für Faktoren des HLA-Systems wird durch das WHO Nomenklatur-Komitee festgelegt. Serologisch bestimmte HLA-Antigene werden durch einen Buchstaben für den Genort und eine Nummer für die Antigenvariante gekennzeichnet, z.B. HLA-B8. Molekulargenetisch typisierte HLA-Allele werden mit dem Genort, einem '*' und vier Feldern für Allelgruppe, Allele mit Aminosäure-Austausch, Allele mit synonymen Nukleotidsubstitutionen in den Exons und Nukleotidsubstitutionen in den Introns angegeben, z. B. HLA-A*24:02:01:01. In der Regel ist eine Typisierung auf Allelgruppenebene (z. B. HLA-A*24, niedrige Auflösung) oder auf Allelebene (2 Felder, z. B. HLA-A*24:02, hohe Auflösung) ausreichend.
Die HLA-Typisierung der HLA-Klasse I- und -Klasse II-Allele erfolgt bei uns molekulargenetisch mittels direkter DNA-Sequenzierung (Sequence-based Typing, SBT), mit sequenzspezifischen Oligonukleotid-Sonden (SSO) oder mit sequenzspezifischen Primern (PCR-SSP). Die DNA-Sequenzierung bietet die zuverlässigsten Ergebnisse und ermöglicht die höchste Auflösung. Neben der konventionellen Sanger-Sequenzierung wird bereits erfolgreich das Next Generation Sequencing (NGS) zur HLA-Typisierung eingesetzt.
Die Typisierung von HLA-Merkmalen spielt eine bedeutsame Rolle in der Transplantations- und Transfusionsmedizin sowie bei der Differentialdiagnostik bestimmter Erkrankungen, die mit dem Vorhandensein eines definierten HLA-Allels assoziiert sind. Verschiedene HLA-assoziierte Erkrankungen, wie z.B. Narkolepsie (HLA-DQB1*06:02), M. Bechterew (HLA-B*27) oder bestimmte Autoimmunerkrankungen weisen eine mehr oder weniger starke Assoziation mit einer bestimmten HLA-Determinante auf. Diese Information kann als zusätzlicher Marker in der Differenzialdiagnostik eingesetzt werden (s. auch Tabelle in "HLA-Merkmale und Krankheitsassoziation"). Bei der Transplantation von soliden Organen ist der positive Einfluss der Übereinstimmung der HLA-Merkmale von Organspender und -empfänger heute unumstritten (www.ctstransplant.org). In der Transfusionsmedizin müssen Patienten, die anti-HLA-Antikörper besitzen, bei Bedarf mit HLA-kompatiblen Thrombozyten transfundiert werden.
Eine besondere Bedeutung kommt dem HLA-System für die Auswahl von Knochenmark- und Stammzellspendern zu. Die allogene Transplantation von Knochenmark (KMT) oder peripheren Blutstammzellen (PBSCT) ist bei malignen Erkrankungen und Funktionsstörungen der blutbildenden Organe die Therapie der Wahl. Eine Alternative zur Blutstammzell- oder Knochenmarktransplantation ist die Nabelschnurvenenbluttransplantation. Als allgemein anerkanntes Kriterium für eine erfolgversprechende Stammzelltransplantation gilt die Gewebeverträglichkeit von Spender und Empfänger, d.h. die Übereinstimmung von HLA-A, -B und -C sowie den HLA-DRB1 und DQB1-Merkmalen. Die Transplantationsergebnisse zwischen genetisch HLA-identischen Geschwistern und nicht verwandten Knochenmarkspendern (Registerspendern) sind heutzutage vergleichbar gut. Da jedoch nur ca. 35% der Patienten in Westeuropa über einen HLA-identischen Geschwisterspender verfügen, werden zunehmend die HLA-identischen Registerspender herangezogen. Im Konsensuspapier der Deutschen Transplantations-mediziner und Immungenetiker wurden die Auswahlkriterien für einen passenden Registerspender zur Stammzelltransplantation festgelegt. Darin wird für die unverwandte KMT eine Übereinstimmung von HLA-A*, -B*, -C* mit mindestens niedriger Auflösung und von HLA-DRB1* und -DQB1* mit hoher Auflösung gefordert. Unter Berücksichtigung der geltenden Auswahlbedingungen können derzeit für ca. 80% der Patienten mit hämatologischen Erkrankungen, die über keinen verwandten Spender verfügen, Registerspender gefunden werden. Weltweit stehen derzeit ca. 20 Millionen freiwillige KM-Spender zur Verfügung, die anonym in nationalen (z.B. Zentrales Knochenmarkspender-Register Deutschland ZKRD, Ulm) oder anderen internationalen Registern erfasst wurden. Die Suche und Vermittlung von KM-Spendern erfolgt international über die online-Verknüpfungen des ZKRD mit den Registern in aller Welt.
 - Modell eines HLA-Moleküls mit gebundenem Peptid
Laut Hochrechnungen leben in Europa ca. 1,5 Mio. Menschen mit einem angeborenen, primären Immundefekt (PID; siehe auch www.dsai.de). Die Betroffenen leiden trotz der Möglichkeiten der modernen Antibiotikatherapie unter häufigen, schwer beherrschbaren Infektionen. Allein in Deutschland geht man derzeit von über 100.000 Betroffenen aus, aber nur etwa 2000 Patienten wurden bislang einer Diagnose zugeführt. Im europäischen Vergleich nimmt Deutschland bei der Aufklärungsrate von PID daher nur den vorletzten Platz ein, wobei eine frühzeitige Diagnose eine wichtige Grundvoraussetzung wäre, um Prognose und Lebensqualität der Patienten entscheidend zu verbessern. Mittlerweile stehen neue Diagnostikverfahren (u.a. genetische Untersuchungen) sowie verbesserte Therapieformen (z.B. regelmäßige Gabe von Antikörperzubereitungen, Enzymersatztherapie, moderne Antibiotika bzw. Antimykotika bis hin zur Transplantation von Stammzellen aus Knochenmark oder peripherem Blut bzw. gentherapeutische Ansätze) zur Verfügung. Unter Immundefekt (Synonym:Immundefizienz) versteht man den Oberbegriff für verschiedene Erkrankungen des Immunsystems, die durch eine vorübergehende oder auch irreversible Störung der Abwehrfunktion gekennzeichnet sind. Von einem angeborenen oder primären Immundefekt spricht man, wenn die Immunschwäche - z.B. aufgrund einer genetischen Variante oder Mutation - angeboren ist, familiär gehäuft auftritt und/oder vererbt werden kann. Ein sekundärer Immundefekt ist dagegen eine erworbene Störung des Immunsystems, bekanntestes Beispiel hierfür ist AIDS (acquired immune deficiency syndrome). In den letzten Jahren haben Fortschritte in den Techniken der Molekulargenetik und Immunologie zur Identifizierung einer wachsenden Zahl an PID verursachenden Genen geführt. Inzwischen kennt man mehr als 150 verschiedene primäre Immundefekte, die nach der International Union of Immunological Societies (IUIS) in 8 Klassen unterteilt werden (siehe Abbildung): - Immundefekte, bei denen der Antikörpermangel im Vordergrund steht
(z. B. Agammaglobulinämie, Common Variable Immundeficiency [CVID]) - T- und B-Zelldefekte (z. B. Severe Combined Immunodeficiency [SCID])
- Andere gut definierte Immundefekt-Syndrome (z. B. Wiskott-Aldrich-Syndrom)
- Störungen der Immunregulation (z. B. X-gebundenes lymphoproliferatives Syndrom, APECED-Syndrom)
- Defekte der Phagozytenzahl und -funktion (z. B. Schwere angeborene Neutropenien)
- Defekte der natürlichen Immunität (z. B. Chronisch mukokutane Candidiasis)
- Komplementdefekte
- Autoinflammatorische Erkrankungen; präsentieren sich klinisch jedoch nicht unter dem Leitsymptom der vermehrten Infektanfälligkeit (z. B. periodische Fiebersyndrome)
 - Häufigkeiten der Immundefektklassen (anhand des ESID-Registers)
Labordiagnostisch werden zunächst eine Vielzahl von Suchtests inklusive hämatologischer und zytometrischer Untersuchungen am Blut durchgeführt. Bei den meisten der angeborenen Immundefekte wurden inzwischen sowohl die chromosomale Lokalisation als auch die verantwortlichen Gene charakterisiert (z. B. IL-2Rα-Kette in Position Xq13.1) und sind damit der direkten Diagnostik zugänglich. Einige Störungen rufen eine reduzierte oder gesteigerte Expression des Genprodukts (z. B. CD45) hervor, welche mit Hilfe von Immunoassays und/oder durchflußzytometrischen Methoden analysiert werden können. Ingesamt stehen heutzutage vielfältige diagnostische Möglichkeiten sowohl auf DNA-, als auch auf RNA- und Proteinebene zur Verfügung, so dass in der Mehrzahl der Fälle die exakte Diagnose eines Immundefekts gestellt werden kann.
IUIS, J Allergy Clin Immunol 124:1161 (2009) / Male et al, Immunology, 7. Aufl., Elsevier (2006) / Wahn et al, Pädiatrische Allergologie und Immunologie, 4. Aufl., Elsevier (2005) / Waßmuth, Einführung in das HLA-System, 2. Aufl. , Ecomed Verlag (2005) / Charron, 12th Int Histocompatibility Workshop and Conference Proceedings (1997) / Falk et al, Nature 351:290 (1991) / Ehl et al, Diagnostisches Vorgehen bei schwerem kombinierten Immundefekt, www.immundefekt.de / Niehues and Weiß, Klassifikation angeborener Immundefekte, www.immundefekt.de
Fieber ist ein häufiges Symptom im Kindesalter, nicht immer lässt es sich auf einen gewöhnlichen Infekt zurückführen. Wurden Infektionen, autoimmune und maligne Erkrankungen ausgeschlossen, kann ein angeborenes/hereditäres periodisches Fiebersyndrom (HPF) vorliegen. Das Spektrum der HPF-Syndrome umfasst derzeit 4 monogen vererbte Erkrankungen: - Familiäres Mittelmeerfieber (FMF)
- Hyper-IgD-und-periodisches-Fiebersyndrom (HIDS)
- TNF-Rezeptor-1-assoziiertes periodisches Syndrom (TRAPS)
- Cryopyrin-assoziierte periodische Syndrome (CAPS)
HPF-Syndrome zeichnen sich durch rezidivierende Fieberschübe aus, begleitet von einer systemischen Entzündungsreaktion (erhöhtes CRP, Serum-Amyloid-Protein A), die insbesondere die Haut, Schleimhäute, seröse Grenzflächen und Gelenke betrifft und bei einigen Erkrankungen zu einer sekundären Amyloidose führen kann. Zwischen den Attacken sind die meisten Patienten symptomfrei. HPF-Syndrome gehören zu den autoinflammatorischen Erkrankungen, die durch eine Fehlregulation der angeborenen Immunantwort gekennzeichnet sind. Im Unterschied zu klassischen Autoimmunerkrankungen fehlen Autoantikörper oder antigenspezifische T-Zellen. Vor allem das Zytokin Interleukin 1 (IL-1) spielt eine zentrale Rolle bei der Induktion von Entzündungen, indem es die Entstehung von Fieber, Aktivierung von Leukozyten und die Produktion weiterer Entzündungsmediatoren vermittelt. Verschiedene Beobachtungen unterstützen die Hypothese, dass die Fehlregulation des IL-1-Signalweges eine direkte oder indirekte Ursache der Mehrheit der HPF-Syndrome ist. Die differenzialdiagnostische Abklärung ist aufgrund der Ähnlichkeit und Variabilität der Symptome oft schwierig, so dass eine Diagnose häufig erst im Erwachsenenalter gestellt wird. Neben dem klinischen Krankheitsbild geben Dauer und Häufigkeit der Fieberschübe, das Alter bei Erstmanifestation, Familienanamnese und ethnische Herkunft richtungsweisende Informationen. In den letzten Jahren wurden Gene identifiziert, in denen bestimmte Mutationen ursächlich für die Entwicklung eines HPF-Syndroms sind, so dass heutzutage die gezielte molekulargenetische Untersuchung wichtiger Bestandteil der Diagnostik geworden ist (siehe diagnostischer Algorithmus). Die Kenntnis der beteiligten Gene und funktionellen Auswirkungen von Mutationen haben zur Entwicklung spezifischer Therapien geführt (IL-1- und TNF-α-Blocker), die nicht nur die Lebensqualität der Patienten verbessern, sondern auch das Risiko von Folgeschäden erheblich mindern.
 - Hilfestellung für die Entscheidung, welches Gen bei Kindern mit periodischem Fieber zunächst untersucht werden sollte (adaptiert nach Gattorno et al. 2008, Arthritis Rheum 58:1823; Berechnung des diagnostischen Scores siehe Publikation)
Die Abteilung Immungenetik hält neben der DIN EN ISO-Akkreditierung IEC 17025, eine EFI (European Federation of Immunogenetics)-Akkreditierung und ist ein nach GMP-Richtlinien geprüftes HLA-Testlabor.
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Akkreditiert nach:
DIN EN ISO /IEC 17025,
DIN EN ISO 15189,
European Fed. of Immunogenetics (EFI)
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