MEDIZIN AKTUELL
Virushepatitiden
Aktuelle Aspekte zur Pathogenese unter besonderer Berücksichtigung der Hepatitis-B-Virus-Infektion
Maria-Christina Jung Gerd-Rudolf Pape
er klinische Verlauf einer In- fektion mit Hepatitisviren ist sehr unterschiedlich (akute Infektion, gesundes Trägerstadium, fulminant verlau- fende Infektion, chronische Infekti- on). Bis zu zehn Prozent aller He- patitis-B-Virus-Infektionen im Er- wachsenenalter führen zu einer chronischen Infektion. Da die un- terschiedlichen Verlaufsformen der Erkrankung weder durch eine ge- netische Komponente, durch ei- nen generellen Immundefekt, noch durch die zytopathogene Wirkung des Virus (Tabelle 1) zu erklären sind, werden die individuelle virus- spezifische Immunantwort und die Heterogenität der infizierenden Vi- rusvarianten hierfür verantwortlich gemacht. Effektorzellen der indivi- duellen virusspezifischen Immun- antwort sind T-Lymphozyten und B-Lymphozyten. B-Lymphozyten tragen zum Krankheitsverlauf durch die Produktion zum Teil virusneutralisierender Antikörper bei. Die Bildung dieser Antikörper wird von T-Lymphozyten unter- stützt. Darüber hinaus sind T-Lym- phozyten durch die Produktion von Lymphokinen und direkte Zer- störung virusinfizierter Zellen an der Viruselimination und Immun- pathogenese beteiligt. Um entspre- chende Funktionen ausführen zu können, müssen T-Lymphozyten zunächst spezifisch aktiviert werden.
Aktivierung
von T-Lymphozyten
Voraussetzung für eine effizien- te Aktivierung von T-Lymphozyten durch Virusproteine ist, daß der T- Zellrezeptor (auf dem erkennenden Lymphozyten) das prozessierte Vi- rusprotein im Kontext mit dem HLA-Molekül der Antigen präsen-
Virusspezifische T-Lymphozyten beein- flussen entscheidend den Verlauf einer Virusinfektion. Der Nachweis dieser Lymphozyten gelingt regelmäßig bei Patienten mit akuter Hepatitis-B-Virus- infektion, bei chronisch infizierten Pa- tienten sind sie selten nachweisbar. Zy- totoxische T-Lymphozyten, deren Auf- gabe es ist, virusinfizierte Zellen zu zerstören, sind bei chronisch infizier- ten Patienten im Vergleich zu akut in- fizierten Patienten ebenfalls vermin- dert. Der Grund für die verminderte Immunreaktion während der chroni- schen Infektion ist nicht bekannt.
tierenden Zelle (zum Beispiel He- patozyt, B-Zelle, Makrophage, den- dritische Zelle, Kupffersche Stern- zelle) (Abbildung 1) erkennt. Der T-Lymphozyt erkennt nie das ge- samte Protein (zum Beispiel HB- cAg, HBsAg) sondern nur Protein- bruchstücke, Peptide. Die Ami- nosäuresequenz und Struktur des prozessierten Viruspeptids be- stimmt den Kontakt sowohl zum HLA-Molekül als auch zum T-Zell- rezeptor. Man geht davon aus, daß drei bis vier Aminosäuren des Pep- tids Kontakt zum T-Zellrezeptor haben und ungefähr die gleiche An- zahl von Aminosäuren an das MHC-Molekül bindet (4).
Nicht alle Peptide, die an HLA- Moleküle binden, stimulieren T- Lymphozyten. Darüber hinaus kann wahrscheinlich jede Verände-
Medizinische Klinik II (Direktor: Prof. Dr.
med. Gustav Paumgartner), Klinikum Großhadern der Ludwig-Maximilians-Univer- sität München
rung im gebundenen Peptid zu ei- ner Veränderung der T-Zellfunkti- on führen (zum Beispiel Lympho- kinproduktion ohne T-Zellprolife- ration). Welche(r) Teil(e) des Ge- samtproteins an der Oberfläche der Antigen präsentierenden Zelle er- scheinen, ist auch von intrazellu- lären Prozessierungsmechanismen abhängig. Prozessierte Viruspro- teine werden den CD8+T-Lympho- zyten auf HLA-Molekülen der Klasse I (auf fast allen Zellen expri- miert), den CD4+T-Lymphozyten auf HLA-Molekülen der Klasse II (vor allen Dingen auf Antigen prä- sentierenden Zellen exprimiert) prä- sentiert. Das heißt, daß auf verschie- denen HLA-Molekülen bei ver- schiedenen Individuen unterschied- liche Peptide präsentiert werden.
Neue Techniken ermöglichen es, die im HLA-Molekül gebunde- nen Peptide zu isolieren und zu cha- rakterisieren, und erlauben eine Vorhersage, welche Aminosäuren der Virusproteine auf welchem HLA-Molekül präsentiert oder ge- bunden werden können. Mit Hilfe einer von Rammensee und Mitar- beitern etablierten Methode konnte gezeigt werden, daß auf dem HLA- Klasse-I-Molekül-HLA-A2 Peptide mit einer Länge von neun Ami- nosäuren präsentiert werden. Als
„Anker" des Peptids im HLA-A2- Molekül konnten die Aminosäure Leucin an Position 2 und die Ami- nosäure Valin an Position 9 identi- fiziert werden (14). Andere Bin- dungsmotive wurden für HLA- Klasse-II-Moleküle gefunden (15).
Die bisher isolierten Peptide, die an Moleküle der HLA-Klasse I binden und von CD8+ T-Lympho- zyten erkannt werden, sind in der Regel kürzer (neun bis zehn Ami- nosäuren) als Peptide, die von HLA-Klasse-II-Molekülen isoliert worden sind (12 bis 35 Aminosäu- A-2674 (50) Deutsches Ärzteblatt 91, Heft 40, 7. Oktober 1994
Abbildung 1: Aktivierung ren). Aus den oben beschriebenen
Zusammenhängen geht hervor, daß die Virusproteinbruchstücke, die durch Prozessierung entstehen, durch ihre Aminosäurezusammen- setzung entscheidend darauf Ein- fluß nehmen, ob und welche Im- munreaktionen während der Virus- infektion ausgelöst werden. Von der Struktur des Proteins ist die Bin- dung an HLA-Molekül und T-Zell- rezeptor abhängig, diese Bindung wiederum ist Voraussetzung für ei- ne funktionelle Aktivierung der im- munologischen Effektorzellen.
· virusspezifischer T-Lym- phozyten. Eine adäquate Aktivierung von T-Lym- phozyten setzt eine pos- sende Interaktion von T- Zellrezeptor, Peptid und HLA-Molekül voraus.
Diese wird ganz wesent- lich durch die Aminosäu- resequenz des Peptids bestimmt. Mon nimmt heute on, daß ungefähr drei bis vier Aminosäu- ren des Peptids für die Bindung on den T-Zellre- zeptor und das H LA-Mo- lekül verantwortlich sind.
HBV-infizierte Zelle
Proteine des Hepatitis-B-Virus Theoretisch können alle im HBV-Genom kodierten Proteine immunologische Effektorzellen ak- tivieren und damit Immunreaktio- nen induzieren. Das 3,2 kb große Hepatitis-B-Virusgenom (DNA-Vi- rus) kodiert für Strukturproteine (HBsAg, preS1Ag, preS2Ag
=
Oberflächenproteine, HBcAg
=
Nukleokapsidprotein) die Sekreti- onsform des HBcAg, HBeAg, und für Nichtstrukturproteine (HBxAg und Proteine des Polymeraselesera- sters) (Abbildungen 2.1, 2.2).
Bedeutung der HBV-induzierten Immunantwort HBV-spezifische B-Zellreaktionen
Spezifische B-Zell-Reaktionen (Antikörperproduktion) gegen Nichtstrukturproteine, HBxAg und die Polymerase wurden nachgewie- Tabelle 1: Pro- und Contra-Argumente für die Bedeutung der Immunantwort während der HBV-Infektion
Pro:
...,. Das Hepatitis-B-Virus ist nicht zytopathisch: Immunsupprimierte Patienten und Neugeborene entwickeln keinen Leberschaden trotz aktiver viraler Replikation; Zellkultursysteme mit Virusvermehrung ohne Tod der Wirtszelle sind etabliert.
...,. Immunhistologische Untersuchungen von Leberbiopsien chronisch infizierter Patienten zeigt eine Anreicherung von zytotoxen T-Lym- phozyten in Arealen der Leberzellzerstörung.
...,. Ergebnisse der Untersuchungen von HBV -Antigenen im Tiermodell:
Die Produktion krankheitslimitierender Antikörper (REs- Antikörper, HBe-Antikörper) ist von T-Lymphozyten abhängig_
...,. Übertragung von Knochenmark eines HBV-immunen Spenders auf einen Patienten mit chronischer HBV-Infektion führt zur Eliminati- on von HBV beim Knochenmarksempfänger.
...,. Patienten mit okkulter HBV-Infektion vor Lebertransplantation wer- den im Rahmen der Immunsuppression nach Lebettransplantation klinisch apparent.
Contra:
.."_ Im Tiermodell der transgenen Maus treten Leberzellschädigungen durch Akkumlation von Oberflächenproteinen auf.
...,. Reaktivierung der HBV-Infektion und oft fulminanter Krankheits- verlauf nach Lebertransplantation unter Immunsuppression.
alpha-beta : - - - - T-Zellrezeptor
T-Lymphozyt
sen (16, 17), ihre Bedeutung für den Infektionsverlauf ist aber unklar.
Obwohl HBcAg und HBeAg sich nur in wenigen Aminosäuren unter- scheiden, kann das humane Immun- system auf humoraler Ebene (B- Lymphozyten) zwischen den beiden Proteinen unterscheiden. Die gegen HBsAg, HBcAg und HBeAg ge- richteten Antikörper (REs-Anti- körper, HBc-Antikörper, HBe-An- tikörper) sind von unterschiedlicher Bedeutung für den Infektionsver- lauf. Antikörper vom IgM- oder IgG-Isotyp gegen das Nukleokap- sidprotein (HBcAg) sind, unabhän- gig vom Infektionsverlauf, fast im- mer nachweisbar (10). Im Gegen- satz hierzu ist die Produktion oder der Nachweis von REs-Antikör- pern in der Regel mit der Viruseli- mination korreliert oder Ausdruck einer stattgehabten Impfung.
Der Nachweis von HBe-Anti- körpern zeigt häufig das Sistieren der Virusreplikation sowie eine ver- minderte Krankheitsaktivität an und wird als Teilerfolg bei der Be- handlung der chronischen Infektion mit Interferon gewertet. Neueste Untersuchungen mit sensitiven De- tektionsverfahren zeigten aller- dings, daß bei Patienten mit aktiver Erkrankung und bei der Hälfte der chronischen Träger ohne aktive Erkrankung Antikörper gegen HBsAg und HBeAg nachweisbar sind (9). Überträgt man die im Maussystem gefundenen Ergebnis- se auf das humane System, kann
Surface-Gen Pre-S1 P Pre S2
-Strang S-Region
1/
Po ymerase-Gen C-Region
Core-Gen
X-Gen
pre-S1 HBsAg HBcAg Polymerase/RT
t 27 nm Nukleo-
kapsid
-42 nm Partikel
pre S2
HBeAg
MEDIZIN
man davon ausgehen, daß HBs-An- tikörper und HBe-Antikörper, die für die Viruselimination wichtig sind, nur mit Hilfe von T-Lympho- zyten gebildet werden können.
Hierbei sind die HBcAg/HBeAg- spezifischen CD4+ T-Lymphozyten von besonderer Bedeutung.
Bedeutung von
CD4+T-Lymphozyten für den Infektionsverlauf Bei den für die Virusabwehr wichtigen Effektorzellen unter- scheiden wir zwischen HLA-Klas- se-I (HLA-A/B/C) restringierten CD8+T-Lymphozyten, deren Auf- gabe es ist, HBV-infizierte Hepato- zyten zu zerstören, und CD4+T- Helfer-Lymphozyten, die Virusanti- gene im Zusammenhang mit MHC- Molekülen der Klasse II (HLA- DR/DP/DQ) erkennen (Abbildung 3). Sie beeinflussen die Immunant- wort über Sekretion von Lymphoki- nen und über weitere Effektorfunk- tionen, wie zum Beispiel auch Zyto- toxizität. Anhand ihres Lymphokin- profils können CD4+T-Lympho- zyten in zwei Subpopulationen ein- geteilt werden, deren Existenz zu- erst im Maussystem beschrieben worden ist (13). Die Zellen der Thl-Subpopulation produzieren Interleukin 2, gamma-Interferon, Lymphotoxin (TNF-beta), während die Lymphozyten der Th2-Subpo- pulation Interleukin 4, Interleukin 5 und Interleukin 10 sezernieren (Ab- bildung 3).
Die beiden CD4+T-Zellpopula- tionen agieren nicht unabhängig voneinander, sondern beeinflussen sich durch Sekretion der verschie- denen Lymphokine gegenseitig. Ih- re Funktion wird zusätzlich durch die Lymphokinprodukte anderer Zellen (zum Beispiel Makropha- gen, B-Zellen) bestimmt.
Über das Wirkspektrum der produzierten Lymphokine sind die Zellen an unterschiedlichen immu- nologischen Reaktionen beteiligt.
Die Thl-Subpopulation vermittelt vor allen Dingen die zellulären Im- munreaktionen (wie Zytotoxizität und „delayed type hypersensitivi- ty"-Reaktion), während die Th2-
AKTUELL
Abbildung 2.1 (oben):
Das Genom des Hepatitis- B-Virus kodiert für Struk- turproteine (HBsAg und HBcAg) und für Nicht- strukturproteine (HBxAg und HBV-Polymerase), RT
= Reverse Transkriptase.
Abbildung 2.2 (unten):
Das Virion besteht aus den Oberflächenprote- inen (HBsAg, preS1 Ag, preS2Ag) und dem Nu- kleokapsid (HBcAg). HB- cAg kann nicht sezerniert werden, HBeAg wird se- zerniert. Diese Abbildun- gen wurden uns freundli- cherweise von PD. Dr.
Hans Will, Hamburg, zur Verfügung gestellt.
Subpopulation die Antikörperbil- dung begünstigt. Welche Mechanis- men zur selektiven Anreicherung einer der beiden Subpopulationen führen, ist unklar.
Als eine der Erklärungsmög- lichkeiten für die Chronifizierung der Hepatitis-B-Infektion wird in Analogie zur HIV-Infektion oder
Aktivierung von T-Lymphozyten durch Proteine des
HBcAg/HBeAg
Auf die potentielle Bedeutung HBcAg/HBeAg-spezifischer T-Lym- phozytenfunktionen wurde be- reits hingewiesen. Diese Lympho-
Herpes-Infektion ein Überwiegen der Th2-Lymphozyten diskutiert, die zwar die Antikörperbildung be- günstigen, aber die spezifischen zel- lulären Abwehrmechanismen (zum Beispiel Zytotoxizität, Produktion von gamma-Interferon und Inter- leukin 2, T-Zellproliferation) hem- men (Abbildung 3).
zyten unterstützen die Produktion von HBs-Antikörpern und HBe- Antikörpern und zelluläre Immun- mechanismen, wie beispielsweise die Generation zytotoxer T-Lym- phozyten. Wegen dieser für den In- fektionsverlauf wichtigen Funktio- nen ist die HBc/HBe-Ag spezifische T-Zellantwort besonders gut unter- sucht: Auf der Ebene der Primär- A-2678 (54) Deutsches Ärzteblatt 91, Heft 40, 7. Oktober 1994
Zytotoxizität,
Lymphokinproduktion
IL- 2 7-IFN TNF IL- 4
IL- 5 IL- 6 IL-10
Zelluläre Immunreaktionen
Humorale Immunreaktionen
Hilfe für Anti- körperproduktion, Lymphokin- produktion
Virusspezifische Antikörper
(anti-HBs, anti-HBe, anti-HBc)
z.B.
IL- 12
Zytotoxizität?
Peptide des HBcAg/
HBeAg/HBsAg/
HBxAg/HBV-Pol
T-Zellrezeptor
HLA-Molekül der Klasse 1
LA
(HLA-A/B/C) und Klasse II (HLA-DR/DP/DQ) Antigen präsentierende Zelle4.0
APZ:
Virusspezifische Effektorzellen bei der HBV-Infektion
Abbildung 3: Virusspezifische Effektorzellen bei der Hepatitis-B-Virusinfektion. Die Immunantwort während einer Infektion mit Hepatitis-B-Viren wird durch verschiedene Zeltpopulationen bestimmt.
CD4+-Lymphozyten, vermutlich Thl -Lymphozyten und Th2-Lymphozyten, erkennen ein Proteinbruch- stück des Virus (Peptid) auf einem HLA-Molekül der Klasse II auf einer APZ (Antigen präsentierenden Zelle, B-Zelle, Dendritische Zelle, Makrophage, Kupfferzellen) und beeinflussen die Antikörperpro- duktion und die Generation zytotoxer T-Lympho- zyten (CD8+) über die Produktion verschiedener
struktur unterscheidet sich HBeAg von HBcAg nur durch zehn zusätz- liche aminoterminale Aminosäuren (Rest der Signalsequenz des Vor- läuferproteins) und durch das Feh- len von etwa 34 carboxyterminalen Aminosäuren, die posttranslational abgespalten werden. 149 Ami-
Lymphokine. Sie können aber auch selbst zytotox wirksam sein. Wegen der Vielfältigkeit ihrer Funk- tionen stehen sie im Mittelpunkt der Regulationsvor- gänge während der Infektion. Obwohl virusspezifi- sche CD4+-Lymphozyten nachgewiesen werden kön- nen, ist augenblicklich noch nicht klar, ob sich diese CD4+-Lymphozyten eindeutig in Thl - und Th-2-Lym- phozyten unterscheiden lassen. Die Existenz dieser Subpopulationen wird aber in Analogie zu anderen Virusinfektionen angenommen. Zytotoxe T-Lympho- zyten ((D8+) erkennen ein virusspezifisches Peptid auf einem HLA-Klasse-I-Molekül (HLA-A, B, C) und
nosäuren von HBeAg und HBcAg sind identisch. Wie bereits erwähnt, kann das Immunsystem trotz der großen Sequenzüberlappung auf Antikörperebene zwischen beiden Proteinen unterscheiden, es werden im Verlauf der Infektion HBc- und HBe-Antikörper gebildet. Dagegen
lysieren HBV-infizierte T-Lymphozyten entweder über direkten Zellkontakt oder über die Sekretion von Lymphokinen. Man nimmt daher an, daß sie entscheidend an der Viruselimination beteiligt sind.
B-Lymphozyten sind an der immunologischen Reak- tion durch die Bildung verschiedener Antikörper be- teiligt. Einige Antikörper können nur mit T-Zellhilfe, andere aber auch durch direkte B-Zellaktivierung gebildet werden. Es bleibt weiterhin als eine Hypo- these anzunehmen, daß HBV-infizierte Zellen durch Natural-Killer-Zellen (NK-Zellen) zerstört werden können.
werden T-Lymphozyten überwie- gend durch Proteinstücke aktiviert, die auf beiden Proteinen, HBcAg und HBeAg, exprimiert werden.
HBcAg und HBeAg sind kreuzrea- gierend auf T-Zellebene (5, 8, 11).
Untersucht man die Aktivie- rung HLA-Klasse II restringierter
cpm 20.000
10.000
H.D.: 20/12/91:
HBsAg + HBeAg + anti-HBcIgM + anti-HBe — anti-HBs —
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 13 14 15 16 17 18 19
cpm 20.000
10.000
H.D.: 26/3/92:
HBsAg + HBeAg — anti-HBc + anti-HBe + anti-HBs +
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 13 14 15 16 17 18 19
cpm 20.000
10.000
H.D.: 29/1/92:
HBsAg + HBeAg — anti-HBc + anti-HBe + anti-HBs —
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 13 14 15 16 17 18 19
cpm 20.000
10.000
H.D.: 29/4/92:
HBsAg - HBeAg — anti-HBc + anti-HBe + anti-HBs +
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 13 14 15 16 17 18 19 MEDIZIN
AKTUELL
Abbildung 4: Eine verstärkte HBcAg/HBeAg-spezifi- sche T-Zellantwort ist zeitlich mit der Serokonversion zu anti-HBe korreliert. Die Abbildung zeigt die zeit- liche Assoziation zwischen Auftreten von HBcAg/HBeAg-spezifischen T-Zellreaktionen und dem Nachweis von HBe-Antikörpern. 1x10 5 peri-
CD4+T-Lymphozyten nach Stimu- lation mit HBcAg, wird deutlich, daß die T-Lymphozyten der Patien- ten mit akuter Infektion, die das Vi- rus eliminieren, in der überwiegen- den Mehrzahl (90 Prozent) durch Nukleokapsidproteine aktivierbar sind, während bei Patienten mit chronischer Infektion nur selten (13 Prozent) HBcAg/HBeAg spezifi- sche T-Lymphozyten nachweisbar sind (6). Verlaufsuntersuchungen während der akuten Infektion zeig- ten, daß das Auftreten der HBc/HBeAg-spezifischen T-Zell- antwort zeitlich mit der Elimination von HBeAg und HBsAg und dem Auftreten von HBe- und HBs-Anti- körpern korreliert (Abbildung 4).
phere mononukleäre Zellen wurden mit 10 ug/ml Peptid beziehungsweise 1 ug/ml HBcAg für fünf Ta- ge inkubiert und ihre Aktivierung anschließend in einem Proliferationstest gemessen. Die schraffierten Balken zeigen eine signifikante Aktivierung an. SI = Stimulationsindex = Proliferation in Anwesenheit
Dies unterstreicht die funktionelle Bedeutung dieser T-Zellpopulation während der Viruselimination und bestätigt die im Tierversuch erhobe- nen Befunde. Wenn die HBc/HBe- Ag spezifische CD4+T-Zellpopula- tion für die Bildung von HBe- und HBs-Antikörpern und die Ausbil- dung zytotoxer T-Lymphozyten wichtig ist, muß die ausbleibende T- Zellaktivierung bei chronisch Infi- zierten als pathogenetisch bedeut- sam gewertet werden.
Mechanismen, die die Aktivität spezifischer Zellen unterdrücken, fehlende Unterstützung durch an- dere Zellpopulationen und/oder Mutationen in HLA-Molekülen und/oder im Virusgenom oder im T-
des spezifischen Antigens/Proliferation der Kontrol- le (ohne Antigen). Die Aktivierung von CD4+ Tem- phozyten durch HBcAg/HBeAg ist für Viruseliminati- on entscheidend, da sie durch ihre Effektorfunktio- nen die Bildung von Antikörpern (anti-HBe, anti- H6s) und zellulären Immunreaktionen unterstützen.
Zellrezeptor, die eine Erkennung des viralen Proteins durch den T- Lymphozyten (CD4+ und CDS+) und seine Bindung an das HLA- Molekül unmöglich machen, sind noch nicht bewiesene Erklärungs- möglichkeiten für die schwächere virusspezifische T-Zellantwort bei chronisch infizierten Patienten.
Feinanalyse
der HBcAg/HBeAg spezifischen
CD4+T-Zellantwort
Mittels Peptiden ist es gelun- gen, immundominante Epitope (aa A-2680 (56) Deutsches Ärzteblatt 91, Heft 40, 7. Oktober 1994
unbekannt
x unbekannt
Tabelle 2: HBV-Varianten
Auswirkung der Mutation Bedeutung für die Klinik Gen
Stop der HBeAg-Synthese Verlust/Veränderung der Zielstruktur für T- und B- Lymphozyten
Fulminante Hepatitis Induktion durch IFN-Therapie?
pre-C/C
Stop der Pre-S-Synthese Veränderung der HBV- Gruppen-spezifischen Determinante „a"
Verlust/Veränderung der Zielstruktur für T- und B- Lymphozyten
Verlust der Antikörperant- wort (anti-preS)
Verlust des herkömmlichen Impfschutzes (anti-HBs) pre-S/S
poly- merase
Beeinflussung der Virus- replikation
unbekannt
= Aminosäuren, aa 1-25, aa 61-85, aa 50-69), das heißt Epitope, die von vielen Menschen mit unter- schiedlichem genetischen Hinter- grund (MHC-Molekülen) erkannt werden, auf dem HBcAg/HBeAg zu definieren (Abbildung 5) (5, 8).
Ob solche immundominanten Pep- tide als Vakzine oder als Immunsti- mulans bei chronisch infizierten Pa- tienten, die eine abgeschwächte HBc/HBeAg spezifische T-Zellant- wort zeigen, eingesetzt werden kön- nen, wird Gegenstand zukünftiger Untersuchungen sein.
Peptide, die eine Diskriminie- rung zwischen HBcAg und HBeAg möglich machen, wurden selten er- kannt Dies bedeutet, daß die Mehrzahl der T-Zellreaktionen durch Peptide ausgelöst werden können, die sowohl auf dem HB- cAg als auch auf dem HBeAg expri- miert werden.
Für die funktionelle Untersu- chung der für die Viruselimination wichtigen HBc/HBeAg spezifischen CD4+Lymphozyten konnten spezi- fische T-Zellen (spezifisch für das Peptid aa 61-85) auf Einzelzellebe- ne isoliert und funktionell charakte- risiert werden. Es handelte sich hierbei um CD4+, HLA-Klasse II restringierte T-Lymphozyten. Die Analyse der Lymphokinproduktion machte deutlich, daß die Lympho-
Abbildung 5: Identifi- kation immunogener Peptide auf dem HB- cAg/HBeAg. Erkennung von Peptiden (Protein- bruchstücken) des HB- cAg/HBeAg durch 40 CD4+-Lymphozyten
von Patienten mit aku- 30 ter Hepatitis-B-Virusin- fektion. Mit der Akti- 20 vierung von T-Lympho- zyten durch HBeAg/- 10 HBeAg-spezifische Pep- tide bei 27 Patienten 0 konnten sogenannte immundominante Pep- tide identifiziert wer- den. Die Aminosäuren aa 1-25 und aa 61-85
zyten trotz gleicher Spezifität unter- schiedliche Lymphokine produzie- ren. Offensichtlich sind Lympho- zyten, die vermehrt Gammainter- feron produzieren, ebenso an der Immunreaktion beteiligt wie T-Zel- len, die überwiegend 11-4 und/oder IL-5 und/oder IL-10 produzieren (8). Dieses Ergebnis unterstützt die Vermutung, daß Th1- und Th2-Zel- len an einer effektiven, zur Viruseli- mination führenden Immunantwort
beteiligt sind. Eine einseitige Ver- schiebung des Lymphokinprofils könnte ursächlich zur Viruspersi- stenz beitragen. Jüngste For- schungsergebnisse bei der HIV-In- fektion zeigen, daß HIV-spezifische T-Zellantworten durch Interleukin 12, das ein TH1-Lymphokinprofil erzeugt, induziert werden (3). Da mit diesem Lymphokin der vorbe- schriebene T-Zelldefekt aufgehoben werden konnte, ermutigen diese Er- gebnisse, auch wegen der möglichen therapeutischen Interventionsmög- lichkeit, zu ähnlichen Untersuchun- gen bei anderen chronischen Virus- infektionen wie der Hepatitis B.
Aktivierung von CD4+T-Lymphozyten durch Oberflächenproteine (preS1, preS2, HBsAg) Die Aktivierung von CD4+T- Lymphozyten durch Oberflächen- proteine ist bei Impflingen am be- sten untersucht. HBsAg-spezifische CD4+T-Lymphozyten sind indirekt an der Produktion von HBs-Anti- körpern beteiligt. Diese Lympho- zyten sind bei akut und chronisch infizierten Patienten selten nach- weisbar (6). Der seltene Nachweis HBsAg-spezifischer CD4+T-Zellre- aktionen kann mit der geringen Immunogenität des HBsAg oder
% Patienten 60
50
-29 -10 1- 51- 41- 61- 81- 101- 121- 141- 161- -9 +3 25 45 65 85 105 125 145 165 183
Peptide der Precore/Core-Region
werden besonders häufig erkannt. Die Aminosäuren aa-29 bis 1 werden ausschließlich auf dem HBeAg expri- miert. Diese werden nur selten von CD4+Lymphozyten der Patienten erkannt. Diese Ergebnisse zeigen, daß das Immunsystem (CD4+Lymphozyten) überwiegend durch Peptide aktiviert wird, die auf beiden Proteinen, HBcAg und HBeAg, exprimiert werden.
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den unzureichend sensitiven Detek- tionsverfahren erklärt werden? An- dererseits kann ein immunologischer Defekt nicht ausgeschlossen werden.
Durch
Nichtstrukturproteine (HBxAg, Polymerase) Der Nachweis von Polymerase- Antikörpern und HBx-Antikörpern während der HBV-Infektion hatte indirekt auf die Existenz polymera- sespezifischer und HBx-spezifischer CD4+T-Lymphozyten hingewiesen.
Direkt konnten bisher jedoch nur HBx-spezifische CD4+T-Lympho- zyten nachgewiesen werden (7). Ih- re Bedeutung ist noch unklar.
HBV-spezifische CD8+T-Lymphozyten Virusspezifische CD4+T-Lym- phozyten unterstützen nicht nur die Bildung virusneutralisierender An- tikörper, sondern zusätzlich auch die Generation virusspezifischer zy- totoxer CD8+T-Lymphozyten (Ab- bildung 3).
Zytotoxe T-Lymphozyten zer- stören virusinfizierte Zellen und tragen auf diese Weise zur Viruseli- mination und/oder Leberzellschädi- gung bei.
In Analogie zu anderen Virus- erkrankungen wurde die Existenz virusspezifischer zytotoxer CD8+T- Lymphozyten bei der HBV-In- fektion seit langem vermutet. Auf- grund experimenteller Schwierig- keiten gelang ihr Nachweis erst kürzlich (1, 12). HBcAg/HBeAg- spezifische CD8+T-Lymphozyten, die Epitope auf dem HBcAg/HBe- Ag erkennen, wurden aus dem Blut akut infizierter Patienten isoliert.
Durch Feinanalyse mittels Peptiden konnten die Aminosäuren 18 bis 27 auf dem HLA-Molekül A2 und die Aminosäuren 141 bis 151 auf den HLA-Molekülen HLA-A31 und HLA-Aw 68 als immunologi- sche Zielstrukturen für zytotoxe T- Lymphozyten identifiziert werden.
Die zytotoxe T-Zellantwort wäh- rend der akuten Hepatitis-B- Virusinfektion ist nicht nur gegen
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HBcAg/HBeAg gerichtet, sondern es werden auch Zellen, die HBsAg oder Polymeraseproteine exprimie- ren, lysiert. Dies bedeutet wahr- scheinlich, daß alle Virusproteine eine zytotoxe Abwehrreaktion in- duzieren können. Zytotoxe T-Lym- phozyten wurden überwiegend während der akuten Infektion ge- funden und waren bei chronisch in- fizierten Patienten trotz nachgewie- sener Virusreplikation selten zu fin- den. Das Fehlen oder auch nur die geringere Frequenz virusspezifi- scher zytotoxer T-Lymphozyten im peripheren Blut von Patienten mit chronischer Hepatitis B, deren Auf- gabe es ist, virusinfizierte Zellen zu eliminieren, könnten wahrschein- lich zur Chronifizierung beitragen.
Hypothese zur Wirkung der Interferone
Interferone wirken antiprolife- rativ, antiviral und immunmodula- torisch. Aufgrund der bisherigen Kenntnisse zur Pathogenese der Hepatitis B hat man derzeit folgen- des Konzept über ihre Wirkung: Als Lymphokin der Thl-Subpopulation unterstützt Interferon zelluläre Ab- wehrmechanismen. Interferon führt zu einer verstärkten Expression von HLA-Klasse-I- und HLA-Klasse- II-Molekülen und unterstützt hier- mit alle Effektorfunktionen von CD8+T-Lymphozyten (Zytotoxi- zität) und CD4-T-Lymphozyten (Zytotoxizität, Lymphokinproduk- tion, B-Zellhilfe).
Durch Interferon können Anti- gen-spezifische T-Lymphozyten ver- mehrt und zur Lymphokinprodukti- on angeregt werden. Diese Lym- phokine können die Immunantwort in verschiedene Richtungen lenken.
Zur Zeit geht man davon aus, daß diese immunmodulatorischen Wir- kungen des Interferons den Infekti- onsverlauf stärker als der direkte antivirale Effekt beeinflussen. Un- ter der Therapie mit Interferon können Virusvarianten nachgewie- sen werden (2). Es steht noch zur Diskussion, ob das Auftreten dieser Varianten das Resultat einer durch Interferon induzierten Immunant- wort ist.
Virusvarianten
Die Bindung der Virusproteine an das HLA-Molekül und der Kon- takt zum T-Zellrezeptor hängen we- sentlich von der Struktur des Pep- tids ab. Theoretisch können Virus- varianten, die aufgrund von Muta- tionen in der Struktur veränderte Proteine exprimieren, die Immun- antwort modifizieren. Eine Vielzahl von Virusvarianten, die die Primär- struktur von HBeAg, HBsAg, HB- cAg, HBxAg und preS-Proteinen verändern oder in Einzelfällen ihre Synthese unmöglich machen (Fra- me-Shift-Mutationen, Ausbildung von Stop-Codons), wurde beschrie- ben (2). Mutationen wurden bisher in allen viralen Genen nachgewie- sen (Tabelle 2), es soll anschließend nur auf die klinisch relevanten Mu- tationen eingegangen werden. Am häufigsten wurden Virusmutanten beschrieben, die wegen eines Stop- codons HBeAg nicht synthetisieren können.
Solche Mutanten wurden häu- fig in Südeuropa und im Fernen Osten, seltener bei uns gefunden.
Patienten, die mit einer sogenann- ten Stopmutante infiziert sind, zei- gen klinisch das Bild der HBeAg-, anti-HBe+-, HBV-DNA+-Hepati- tis. Diese sogenannten HBeAg-Mi- nusmutanten wurden bei Patienten mit akuter, chronischer und fulmi- nanter Hepatitis B nachgewiesen.
Unter der Gabe von Interferon können diese vermehrt nachgewie- sen werden. Es wird diskutiert, ob die Immunantwort für die Selektion von HBV-Mutanten verantwortlich ist. Direkte Beweise hierfür fehlen bisher. Man hat versucht, das Auf- treten von bestimmten Mutationen mit dem klinischen Infektionsver- lauf zu korrelieren. Bisher konnte jedoch nicht bewiesen werden, daß irgendeine der beschriebenen gene- tischen Veränderungen ursächlich für eine veränderte Immunantwort (beispielsweise Ausbleiben der Er- kennung des veränderten Proteins und damit auch Ausbleiben der Ef- fektorfunktion des Immunsystems) des infizierten Individuums verant- wortlich ist. Es muß deshalb unter- sucht werden, inwieweit häufig vor- kommende Mutationen, die oft erst A-2682 (60) Deutsches Ärzteblatt 91, Heft 40, 7. Oktober 1994
im Infektionsverlauf entstehen oder deren Entstehung durch IFN indu- ziert werden kann, T-Zellen aktivie- ren beziehungsweise sich einer Er- kennung durch T-Lymphozyten ent- ziehen können.
Praktisch bedeutsam kann der Nachweis von Virusvarianten mit Mutationen im HBs-Protein sein, die aufgrund der Veränderungen im Protein durch die bei der Impfung induzierten Antikörper nicht neu- tralisiert werden und somit HBV- geimpfte Individuen infizieren kön- nen. Solche Virusvarianten (Es- cape-Mutanten) wurden zum Bei- spiel auch bei lebertransplantierten Patienten beschrieben, die unter ei- ner Reinfektionsprophylaxe mit HBs-Antikörpern standen.
Zukunftsperspektiven Der Grund für die verminderte Immunreaktion der zytotoxischen T-Lymphozyten während der chro- nischen Infektion ist noch nicht be- kannt
Diskutiert werden ein Über- wiegen bestimmter CD4+ T-Zell- subpopulationen sowie Mutationen im Virusprotein und/oder HLA- Molekül und/oder T-Zellrezepto- ren, die die komplexen Interaktion zwischen HLA-Molekül, Viruspep- tid und T-Zellrezeptor beeinträchti- gen.
Basierend auf den neuen Er- kenntnissen zur Pathogenese der HBV-Infektion sollen Therapiestra- tegien entwickelt werden, die in ei- ner gezielten Manipulation virus- spezifischer CD8+ T-Zellen und CD4+ T-Zellsubpopulationen be- steht.
Eine Aktivierung dieser Zellen könnte durch immundominante Vi- ruspeptide und/oder durch den Ein- satz von Lymphokinen (zum Bei- spiel IL-12), die die Immunantwort in eine bestimmte Richtung lenken, bewirkt werden.
Deutsches Ärzteblatt
91 (1994) A-2674-2683 [Heft 40]
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(Manuskript eingereicht)
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Anschrift des Verfassers:
Prof. Dr. med. Dr. med. habil.
Gerd-Rudolf Pape Medizinische Klinik II Klinikum Großhadern Marchioninistraße 15 81377 München
Zöliakie im Jahr 2000
Die Prävalenz der Glutenen- teropathie ist höher, als bislang an- genommen Klinisch manifest wird nur die Spitze des Eisberges. Die Autoren aus Ancona führten mit- tels Antigliadin-Antikörperbestim- mung und Dünndarmbiopsie Scree- ninguntersuchungen bei 3 351 Schülern im Alter von 11 bis 15 Jahren durch. Waren Antigliadin- Antikörper nachweisbar, wurden IgA-Antiendomysium-Antikörper- Bestimmungen durchgeführt. Die Diagnose einer Zöliakie, histolo- gisch durch Dünndarmbiopsie gesi- chert, konnte bei 11 Personen ge- stellt werden, von denen die mei- sten keine Symptome aufwiesen.
Ein selektiver IgA-Mangel fand sich bei vier Schülern, in einem Fall in Verbindung mit einer Zöliakie Die Prävalenz einer subklinischen Glutenenteropathie wurde mit 3,28 pro 1 000 ermittelt. Da durch eine frühzeitige diätetische Behandlung der Glutenenteropathie-Folgeer- scheinungen verhindert werden können, empfehlen die Autoren ein Screening auf Antigliadin-Antikör- per vom IgG- und IgA-Typ.
Catassi, C.; I.-M. Rätsch, E. Fabiani et al.:
Coeliac disease in the year 2000: explo- ring the iceberg. The Lancet 343: (1994) 200-203
Department of Pediatrics, University of Ancona, Via Corridoni 11,60123 Ancona.
