Antikörper-vermittelte Immunität bei experimenteller Melioidose

können, der so gut an das intrazelluläre Leben adaptiert ist wie Burkholderia pseudomallei. Die klassische Vorstellung, dass antikörper-vermittelte Immunität vor extrazellulären Erregern und zellvermittelte Immunität vor intrazellulären Erregern schützen, ist aber schon seit langem ins Wanken geraten. Für die verschiedensten intrazellulären Erreger konnte gezeigt werden, dass Antikörper den Verlauf der Infektion zugunsten des Wirtes beeinflussen konnten. Darunter sind Cryptococcus neoformans (Dromer et al. 1987), Listeria monozytogenes (Edelson et al. 1999) und Toxoplasma gondii (Kang et al. 2000), sowie noch einige mehr. Der Erfolg einer Protektion hängt aber von verschiedenen Faktoren ab. Spezifische Antikörper sind in der Lage, durch Komplementaktivierung entzündungsfördernd zu wirken. So werden die Faktoren C3a und C5a aktiviert, die stark chemotaktisch wirken und eine Verbindung zwischen angeborener und erworbener Immunität herstellen (Hogarth 2002). Durch Opsonisierung werden die Phagozytose und die Antigenpräsentation

verbessert. Somit sind Antikörper auch in der Lage, die zelluläre Immunität zu beeinflussen. Gleichzeitig kommt es zu einer Kreuzvernetzung von Fc-Rezeptoren, wodurch Signalkaskaden aktiviert werden, die Cytokin- und NO-Freisetzung beeinflussen. Dabei kann eine Kreuzvernetzung der Rezeptoren auf Leukozyten entweder zu einer Inhibition oder Stimulation der Entzündungsprozesse führen, abhängig von der Aktivierung inhibierender oder stimulierender Fc-Rezeptoren (Casadevall & Pirofski 2003). Für den Erfolg einer Protektion ist auch die Antikörpermenge entscheidend. Für Listeria monozytogenes (Edelson et al. 1999) und Cryptococcus neoformans (Dromer et al. 1987) konnte gezeigt werden, dass eine bestimmte Mindestmenge des Antikörpers für eine Protektion notwendig ist. Zu große Mengen Antikörper zeigten einen schlechteren Schutz gegen die Infektion mit Cryptococcus neoformans. Es wird spekuliert, dass zu große Mengen Antikörper mit Wirtsfaktoren für die intrazelluläre bakterizide Aktivität interferieren oder die Zytokinantwort für den Wirt nachteilig beeinflusst wird (Taborda et al. 2003).

Weiterhin spielen Affinität, Spezifität, Isotyp und Idiotyp des Antikörpers, sowie genetischer Hintergrund und Immunkompetenz des Wirtes eine wichtige Rolle bei der Protektion (Casadevall 2003). Auch für Burkholderia pseudomallei wurde in verschiedenen passiven Immunisierungsversuchen eine Protektion durch Antikörper beschrieben. So waren beispielsweise polyklonale Seren gegen LPS und Flagellin in einem Tiermodell an diabetischen Ratten protektiv (Brett & Woods 1996). Im Mausmodell an BALB/c-Mäusen zeigten monoklonale Antikörper gegen LPS, Flagellin und EPS bei niedrigen Infektionsdosen ebenfalls einen protektiven Effekt.

Bei höheren Infektionsdosen waren dagegen nur die anti-EPS Antikörper protektiv (Jones et al. 2002). Die protektive Wirkung von verschiedenen IgG-Subklassen eines gegen EPS gerichteten Antikörpers nach systemischer und intranasaler Infektion konnte auch im Rahmen zweier Dissertationen gezeigt werden (Breitbach 2004; Hoppe I 1998).

Die Induktion einer aktiven Immunität nach Burkholderia pseudomallei-Infektionen ist ebenfalls beschrieben worden. So wurden BALB/c-Mäuse virulenzattenuierten Transposonmutanten, deren Defekt in der Azetolaktat Synthase lag, ausgesetzt und fünf Wochen später mit dem entsprechenden Wildtyp infiziert. Die so aktiv

immunisierten Tiere überlebten die Infektion zu 80 -100%, während alle Kontrolltiere verstarben (Atkins et al. 2002). Bei C57Bl/6- und BALB/c-Mäusen, die zunächst mit einem niedrigvirulenten Stamm von Burkholderia pseudomallei und zwei Wochen später mit einem hochvirulenten Stamm infiziert wurden, konnte ebenso eine geringere Mortalität im Vergleich zur Kontrollgruppe festgestellt werden (Ulett et al.

2002). Dieses weist auf die Möglichkeit der Kreuzreaktivität verschiedener Stämme hin.

2.8. Bedeutung von Fc-Rezeptoren bei der Antikörper-vermittelten Immunität

Fc-Rezeptoren sind die Verbindung der antikörper-vermittelten Immunantwort mit zellulären Effektorfunktionen. Für alle Isotypen existieren spezifische Fc-Rezeptoren, die die jeweiligen Immunglobuline an ihren Fc-Teilen erkennen. Sie werden auf allen Zellen des Immunsystems exprimiert. Eine Kreuzvernetzung von Fc-Rezeptoren auf der Zelle induziert eine Vielzahl intrazellulärer Funktionen, die eine Modulation der Immunantwort bewirken. So sind Fc-Rezeptoren beteiligt an der Phagozytose von Makrophagen, der Antikörper-vermittelten Zytotoxizität von Natürlichen Killerzellen und der Aktivierung von Neutrophilen Granulozyten.

Für IgG sind drei verschiedene Klassen von Fc-Rezeptoren beschrieben, die sich in ihrer Affinität für die verschiedenen Subklassen von IgG unterscheiden. Sie weisen speziesspezifisch noch verschiedene Untergruppen auf, die sowohl aktivierende wie auch inhibierende Signale an die jeweiligen Zellen weitergeben. Fcγ-Rezeptoren gehören zu Immunglobulin-Supergen-Familie und bestehen aus oligomeren Komplexen mit verschiedenen oligomeren Untereinheiten, die in Verbindung mit γ und ζ Ketten assoziiert sind. Diese Ketten sind Homo- oder Heterodimere und geben Signale über konservierte zytoplasmatische Tyrosinmotive weiter (Tyrosine-based Activation Motives = ITAM). Die γ-Kette ist dabei außerdem essenziell für die intrazelluläre Zusammenlagerung des Rezeptors und seiner Expression auf der Zelloberfläche.

Die Signaltransduktion erfolgt dabei über eine Phosphorylierung des Tyrosins in ITAM infolge einer Kreuzvernetzung der Rezeptoren auf der Zelloberfläche. So wird eine Bindungsstelle für die N-terminale SH2-Domäne des zytoplasmatischen Enzyms Syk, einem Mitglied der Scr-Familie geschaffen. Über die C-terminal gelegene Domäne von Syk können nun weitere Signalproteine aktiviert werden. Dazu gehören zum Beispiel die Phosphatidylinositol 3-Kinase (PI3), die zur Produktion von Phosphatidyl Insositol 3-Phosphat (PIP 3) führt. PIP 3 rekrutiert anschließend PH-Domänen enthaltene Moleküle wie Phospholipase Cγ (PLCγ) und Tec-Kinasen, zum Beispiel Bruton´s Tyrosin Kinase (Btk). Die Aktivierung von PLCγ induziert die Bildung von Insositol 3 Phosphat (IP3), Diacylglycerin (DAG) und unterstützt so die Kalziummobilisierung in der Zelle (Ravetch & Bolland 2001). Des Weiteren bestehen Hinweise auf eine Verbindung der Kreuzvernetzung von Fc-Rezeptor I und II mit der Aktivierung von NF-κB in humanen Monozyten (Drechsler et al. 2002).

Abb. 1

Zelluläre Aktivierung durch Fcγ-Rezeptor III Aggregation. Beispiel eines möglichen Signaltransduktionswegs über die FcR ITAM Phosphorylierung (Ravetch und Bolland 2001).

Im Folgenden werden nur die Subklassen muriner Fcγ-Rezeptoren beschrieben, da in dieser Studie ausschließlich mit murinen Zellen gearbeitet wurde. Der

Fcγ-Rezeptor I (FcγRI) ist ein hochaffiner Fcγ-Rezeptor, der mit zwei γ-Ketten assoziiert ist, und in erster Linie auf Makrophagen zufinden ist. Dabei bindet er IgG2a mit viel höherer Affinität als IgG1, IgG2b und IgG3. Ihm wird vor allem die Phagozytose und Induktion der Antikörper-vermittelten Zytotoxizität (ADCC) zugeschrieben. Der murine Fcγ-Rezeptor III (FcγRIII) bindet Antikörper mit niedrigerer Affinität als FcγRI, wobei er IgG1, IgG2a und IgG2b gleichermaßen gut bindet, IgG3 aber mit niedrigerer Affinität. Er ist ebenfalls mit zwei γ-Ketten assoziiert und besitzt des Weiteren eine β-Kette sowie eine γζ-Kette und kommt vor allem auf Makrophagen, Mastzellen, Neutrophilen- und Eosinophilen Granulozyten, Natürlichen Killerzellen sowie γδ T-Zellen vor. Er ist beteiligt an Antigenpräsentation, Phagozytose, ADCC, Degranulation von Mastzellen und Mediatorfreisetzung.

Der murine Fcγ-Rezeptor II (FcγRII) ist im Gegensatz zu Fcγ-Rezeptor I und III ein Monomer und entspricht in Funktion und Aufbau dem humanen FcγRIIB, der auch bei der Maus in zwei Untergruppen (1 und 2) unterteilt ist. Die Untergruppe 1 kommt vor allem auf B- und T-Zellen vor und vermittelt eine negative Regulation der B-Zell- und Mastzellaktivierung sowie Induktion der Apoptose. Die Untereinheit 2 kommt hauptsächlich auf Makrophagen vor und vermittelt Endozytose und Antigenpräsentation, außerdem gibt es Hinweise auf die Vermittlung von Phagozytose opsonisierter Partikel. IgG1, IgG2a und IgG2b werden von diesen Rezeptoren mit gleicher Affinität erkannt, während IgG3 schlechter gebunden wird.

FcγRII unterscheidet sich von den anderen beiden Rezeptoren durch zwei Besonderheiten. Zum einen besitzt er keine γ-Kette und zum anderen kein aktivierendes, sondern ein inhibierendes Tyrosinmotiv (Tyrosin-based Inhibition Motive = ITIM) (Gessner et al. 1998).

Die Signaltransduktion über ITIM unterscheidet sich von der durch ITAM insofern, als dass nach einer Phosphorylierung des Tyrosins nicht die SH2-Domäne von Syk, sondern das inhibitorische Signaltransduktionsmolekül SHIP (Insositol Polyphosphat 5 -Phosphatase) gebunden wird. Aktiviertes SHIP hydrolysiert PIP3 und bewirkt die Dissoziation von PH-Domänen enthaltener Proteine wie PLCγ und Btk. Durch diesen Mechanismus werden die Freisetzung sowie der Influx von Kalzium in die Zelle verhindert, der aufgrund der Stimulation von ITAM induziert wurde. Darüber hinaus führt eine Phosphorylierung von FcγRIIB zum Abbruch B-Zell-Rezeptor vermittelter Proliferation, die vermutlich durch eine Störung der Aktivierung von MAP-Kinasen induziert wird sowie einer Verhinderung der Rekrutierung der antiapoptotischen

Kinase Akt. FcγRIIB übernimmt somit eine negative Kontrolle der Zellaktivierung (Ravetch & Bolland 2001).

Abb. 2

Signaltransduktion durch Coligation des BCR-FcγRII. Die zelluläre Aktivierung wird durch die Rekrutierung der Inositol Phosphatase SHIP an das FcγRIIB ITIM inhibiert (Ravetch und Bolland 2001).

Bislang war in der Maus kein Rezeptor für IgA bekannt, da der im Menschen vorhandene Fcα-Rezeptor (CD 89) kein Homolog in der Maus besitzt. Kürzlich konnte jedoch in der Maus ein Fc-Rezeptor beschrieben werden, der monomeres und polymeres IgA sowie IgM bindet. Ein Homolog dieses als Fcµ/α-Rezeptor bezeichneten Rezeptors wurde auch im Menschen gefunden (Shibuya et al. 2000).

Offenbar besitzt er nur eine Immunglobulin-assoziierte-Domäne, ist aber trotzdem in der Lage, Antikörper hochaffin zu binden. Dieser Rezeptor wurde auf B-Zellen und Makrophagen, jedoch nicht auf Granulozyten, T-Zellen und Natürlichen Killerzellen aus der Milz gefunden. IgM-vermittelte Phagozytose konnte für den Fcµ/α-Rezeptor mit IgM in B-Zellen nachgewiesen werden und eine Induktion der Antigenpräsentation wird vermutet (Shibuya et al. 2000). Die Funktionen dieses Rezeptors in Makropagen sowie die Mechanismen seiner Signaltransduktion konnten bislang jedoch nicht geklärt werden.