Die Bedeutung von HLA-Analysen in der Differentialdiagnostik chronisch entzündlicher Erkrankungen , Uhr

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1 Die Bedeutung von HLA-Analysen in der Differentialdiagnostik chronisch entzündlicher Erkrankungen , Uhr Dr. rer. nat. Sabine Schütt Institut für Medizinische Diagnostik Berlin, Nicolaistraße 22, Berlin ,

2 Entdeckung des HLA-Komplexes 1933 erste Nierentransplantation von verstorbenem Spender: Empfängerin überlebt 4 Tage 1952 erste Nierentransplantation von Lebendspender: Organ wird abgestoßen 1954 erste Nierentransplantation zwischen eineiigen Zwillingen: Empfänger lebte fortan gesund eineiigen Zwillingen sind Gewebe-identisch Bei Organverpflanzung mit nichtidentischen Gewebsmerkmalen kommt es zu einer Abstoßungsreaktionen

3 Geschichte der Transplantation Nachweis, dass die Ausprägung der Abstoßungsreaktion davon abhängt, inwieweit sich Empfänger und Spender in ihren sogenannten Transplantations-Antigenen unterscheiden. Es gibt auf der Zelloberfläche schwache (minor) und starke (major) Transplantations-Antigene DR DP DQ A B C Major Histocompatibility Complex = MHC Chromosom 6 Beim Menschen heißen MHC-Moleküle Humane Leukozyten Antigene. HLA

4 Funktionen des HLA-Systems 1. Markierung körpereigener Zellen (Unterscheidung von selbst und fremd ) 2. Antigenpräsentation im Rahmen der spezifischen Immunantwort (T-Lymphozyten)

5 Präsentation von Antigenen über HLA-Moleküle intrazelluläre Erreger / Autoantigene HLA-Klasse I infizierte körpereigene Zelle CD8- T-Zelle Abtötung der infizierten/ veränderten Zelle extrazellulärer Erreger HLA-Klasse II Monozyten Makrophagen ( Freßzellen ) CD4- T-Zelle Aktivierung der Freßzellen Anregung der Antikörperbildung

6 Funktionen des HLA-Systems 1. Markierung körpereigener Zellen (Unterscheidung von selbst und fremd ) 2. Antigenpräsentation im Rahmen der spezifischen Immunantwort 3. Ligand für Natürliche Killerzellen (NK-Zellen)

7 Die Antigen-Bindungsgrube der HLA-Moleküle ist hochpolymorph. (hohe Mutationsrate in den zugehörigen Genen) DR DP DQ A B C Chromosom 6 ab ab ab a a a Klasse II Klasse I extrazellulär a1 a2 b1 b2 polymorph, d.h. hochvariabel konserviert a2 a3 a1 b2 Zytomembran intrazellulär

8 Am Anfang wurden serologische Spezifitäten eingeteilt. HLA-Klasse I HLA-Klasse II HLA-A HLA-B HLA-C HLA-DR HLA-DQ HLA-DP A1 B5 C1 DR1 DQ1 DP1 A2 B6 C2 DR2 DQ2 DP2 A3 B7 C3 DR3 DQ3 DP3 A80 B83 C18 DR16 DQ6 DP132

9 Jeder Mensch besitzt für jeden HLA-Locus zwei Merkmale eines vom Vater und eines von der Mutter ererbt.

10 Ende der 80er Jahre begann man auf DNA-Ebene zu typisieren Protein DNA

11 Zwei Patienten, die beide B27-Träger sind, können sich auf DNA-Ebene geringfügig unterscheiden. 1. Patient HLA-B*27 CGGATCGCGCTCCGCTACTACAACCAGAGCGAGGCCGGGTCTCA 2. Patient HLA-B*27 CGGATCGCGCTGCGCTACTACAACCAGATCGAGGCCGGGGTCTCA

12 Zwei Patienten, die beide B27-Träger sind, können sich auf DNA-Ebene geringfügig unterscheiden. 1. Patient HLA-B*27:01 CGGATCGCGCTCCGCTACTACAACCAGAGCGAGGCCGGGTCTCA 2. Patient HLA-B*27:02 CGGATCGCGCTGCGCTACTACAACCAGATCGAGGCCGGGGTCTCA Auf DNA-Ebene ergeben sich die HLA-B27-Subtypen B*27:01 und B*27:02.

13 Auf DNA-Ebene ergeben sich HLA-Subtypen. Molekularbiologische Typisierung Serologische Typisierung B27 B*27:01 B*27:02 B*27:03 B*27:04 B*27:05 B*27:06 B*27:07 bis B*27:75 Antigen Allele

14 Jährlicher Anstieg der Anzahl der HLA-Antigene / Allele Klasse I (serologisch) Klasse I (molekularbiologisch) Anzahl Klasse II (serologisch) Klasse II (molekularbiologisch) Jahr

17 Klinische Bedeutung des HLA-Systems Transplantation Abstammungsgutachten Assoziation zwischen HLA-Merkmalen und diversen Erkrankungen (vorallem Autoimmunerkrankungen) HLA-Moleküle spielen eine überragende Rolle bei Autoimmunerkrankungen, Allergien oder chronisch persistierenden Infektionen und können als Indikatoren für definierte Erkrankungen dienen.

18 Mehr als 100 Krankheiten zeigen eine Assoziation zu HLA- Merkmalen! Vor allem sind Autoimmunerkrankungen HLA-assoziiert.

19 Die zentrale Rolle der HLA-Moleküle bei der Antigenpräsentation ist ein entscheidender Grund für die häufige Assoziation zu Autoimmunerkrankungen. intrazelluläre Erreger / Autoantigene HLA-Klasse I infizierte körpereigene Zelle CD8- T-Zelle Abtötung der infizierten/ veränderten Zelle extrazellulärer Erreger Monozyten Makrophagen ( Freßzellen ) HLA-Klasse II CD4- T-Zelle Aktivierung der Freßzellen Anregung der Antikörperbildung

20 Erkrankung HLA-Merkmal RR* AGS late onset Form B AGS Sakzverlustform B47 51 Anti-Phospholipid-Syndrom DR4, DR7 5.1 Arthritis - juvenile chronische DR8 8 Birdshot-Chorioretinopathie A Cholangitis, primär sklerosierend (PSC) DR3, DR Dermatitis herpetiformis DR3, DR Diabetes mellitus Typ1 DQ2/DQ3 > 50 Diabetes mellitus Typ1 DQ06:02 protektiv Goodpasture-Syndrom DR Glomerulonephritis (idiop. membranös) DR3 12 Hepatitis B, autoimmun, chronischer Verlauf DR3/DR4 4.7 Hepatitis B, chronischer Verlauf B HIV Abacavir Hypersensitivität B*57: IgA-Mangel, selektiver DR3 17 Lichen planus DR1 11,8 Lupus erythematodes, systemisch (SLE) DR2/DR3 5,8 Lupus, medikamentös induziert DR4 5,6 M. Addison (idiopathisch) DR3 6,3 M. Bechterew B27 (Subtypen) 87,4 M. Behcet B51 6,3 * Relatives Risiko zu erkranken im Vergleich zu Nicht-Merkmals-Trägern

21 Erkrankung HLA-Merkmal RR* M. Crohn DR1, DR4, DR7 2 7 M. Reiter B27 37 Multiple Sklerose DRB1*15:01 5,1 Myasthenia gravis DR3 3.5 Narkolepsie DQB1*06: Nebennieren-Rinden-Hyperplasie, kongenital B47 15,4 Nephropathie, membranöse idiopathisch DR Pemphigus vulgaris DR1, DR4, DR Psoriasis B27, B57, Cw6 6,7 33 Reaktive Arthritis (Borrelien, Lymearthritis) DR2/DR4 22 Reaktive Arthritis (Shigellen, Yersinien, B27 40 Salmonellen, Gonokokken) Rheumatoid-Arthritis DR1/DR Sarkoidose B7/B8 8,5 Sjögren-Syndrom DR2/DR3 B8 9,7 Sklerodermie (PSS) DR3/DR ,7 Stomatitis, rekurrierende aphthöse B7 6 Thyreoditis de Quervain, subakut B Uveitis, akute vordere B Wegenerische Granulomatose DR9 6,7 Zirrhose, primär biliäre (PBC) DR8, DR3 3 6,8 Zöliakie DQ2/DQ7/DQ8 52 * Relatives Risiko zu erkranken im Vergleich zu Nicht-Merkmals-Trägern

23 Zöliakie ist eine Autoimmunerkrankung Definition: Die Zöliakie ist eine autoimmun-bedingte, durch Gluten ausgelöste, lebenslange Enteropathie bei genetisch prädisponierten Personen. Synonyme: Glutensensitive Enteropathie Einheimische Sprue

24 Pathogenese der Zöliakie Gluten Darmschleimhaut Makrophage T-Zelle Immunaktivierung HLA-DQ2 HLA-DQ7 HLA-DQ8 Makrophage z.b. HLA-DQ5 T-Zelle keine Antigen-Präsentation keine Immunaktivierung

25 Nahezu alle Zöliakie-Patienten (99 %) tragen eines der HLA-Merkmale HLA-DQ2, HLA-DQ8 oder HLA-DQ7. Sensitivität % Spezifität ~ 45 % Husby et al. (2012): European Society for Pediatric Gastroenterology, Hepatology and Nutrition Guidelines for the Diagnosis of Coeliac Disease. JPGN 54 (1): 136

26 Ein negatives Ergebnis im HLA-DQ2/DQ7/DQ8-Nachweis schließt eine Zöliakie nahezu aus. Nahezu alle Zöliakie- Patienten (99 %) tragen eines der HLA-Merkmale HLA-DQ2, HLA-DQ8 oder HLA-DQ7. DQ2, DQ7 oder DQ8 Bevölkerung Zöliakiepatienten % der Bevölkerung tragen DQ2, DQ7 oder DQ8

27 01/2012 Empfehlungen für die HLA-Bestimmung: 1. Die Untersuchung auf HLA-DQ2/7/8 sollte bei Patienten mit unklaren Zöliakiebefunden erfolgen. (z.b. negative Antikörper bei geringgradigem Mukosaschaden im Dünndarm oder isoliert grenzwertig positive Zöliakie-assoziierte Ak). Ein negatives HLA-Ergebnis schliesst eine Zöliakie aus. Leitlinie der Europäischen Gesellschaft für pädiatrische Gastroenterologie, Hepatologie und Ernährung für die Diagnose von Zöliakie, JPGN 2012; 54:136 (ESPHAN-Kriterien)

28 24-jähriger Mann mit Inappetenz, Leistungsinsuffizienz, Erbrechen Die HLA-Typisierung kann unklare Ak-Befunde abklären. Ein negatives Ergebnis im HLA-Test schließt eine Zöliakie aus.

29 01/2012 Empfehlungen für die HLA-Bestimmung: 2. Bei Patienten mit erhöhtem Zöliakie-Risiko sollte das Screening mit der HLA-Typisierung beginnen: Verwandte 1.Grades von Zöliakie-Erkrankten Patienten mit Diabetes mellitus Typ 1 Down Syndrom selektiver IgA-Mangel Turner-Syndrom Dermatitis herpetiformis Duhring Autoimmune Schilddrüsenerkrankungen Autoimmune Lebererkrankungen Leitlinie der Europäischen Gesellschaft für pädiatrische Gastroenterologie, Hepatologie und Ernährung für die Diagnose von Zöliakie, JPGN 2012; 54:136 (ESPHAN-Kriterien)

30 01/ Bei Patienten mit klinischen Symptomen einer Zöliakie kann bei deutliche positiven Antikörpernachweisen (< 10fach über dem Normwert) und positivem Ergebnis im HLA-Test die Diagnose der Zöliakie auch ohne eine Dünndarmbiopsie erfolgen. Leitlinie der Europäischen Gesellschaft für pädiatrische Gastroenterologie, Hepatologie und Ernährung für die Diagnose von Zöliakie, JPGN 2012; 54:136 (ESPHAN-Kriterien)

31 4 Jahre altes Kind mit Gewichtsverlust, Diarrhoe, Ödeme

32 Erkrankung HLA-Merkmal RR* AGS late onset Form B AGS Sakzverlustform B47 51 Anti-Phospholipid-Syndrom DR4, DR7 5.1 Arthritis - juvenile chronische DR8 8 Birdshot-Chorioretinopathie A Cholangitis, primär sklerosierend (PSC) DR3, DR Dermatitis herpetiformis DR3, DR Diabetes mellitus Typ1 DQ2/DQ3 > Diabetes mellitus Typ1 DQ06:02 protektiv Goodpasture-Syndrom DR Glomerulonephritis (idiop. membranös) DR3 12 Hepatitis B, autoimmun, chronischer Verlauf DR3/DR4 4.7 Hepatitis B, chronischer Verlauf B HIV Abacavir Hypersensitivität B*57: IgA-Mangel, selektiver DR3 17 Lichen planus DR1 11,8 Lupus erythematodes, systemisch (SLE) DR2/DR3 5,8 Lupus, medikamentös induziert DR4 5,6 M. Addison (idiopathisch) DR3 6,3 M. Bechterew B27 (Subtypen) 87,4 M. Behcet B51 6,3 * Relatives Risiko zu erkranken im Vergleich zu Nicht-Merkmals-Trägern

33 Klinische Bedeutung des HLA-B*27-Nachweises und der B*27- Subtypisierung im Zusammenhang mit der ankylosierenden Spondylitis (M. Bechterew) 8 % der Bevölkerung tragen das HLA-Merkmale B27. Etwa 90 % der M.Bechterew-Patienten sind B27 positiv. OR bzw. RR >100 Die HLA-B*27-Subtypisierung ermöglicht eine Identifizierung von Patienten, die trotz Trägerschaft des HLA-B27 nur ein geringes Erkrankungsrisiko besitzen.

34 Abschätzung der Prognose bei HLA-B27-positiven Individuen durch die B27-Subtypisierung Bei den HLA-Allelen Serologische Typisierung B27 Molekularbiologische Feintypisierung B*27:01 B*27:02 B*27:03 B*27:04 B*27:05 B*27:06 B*27:07 bis B*27:75 B*27:06 und B*27:09 liegt keine Krankheitsassoziation vor.

36 HLA-Assoziation bei der Antibiotika-resistenten Verlaufsform der Lyme-Borreliose Bei etwa 10 % der Patienten mit Lyme-Borreliose persistieren trotz adäquater antibiotischer Therapie die Gelenkbeschwerden über Monate und Jahre Träger bestimmter HLA-DR-Merkmale haben eine genetische Prädisposition für die Entwicklung einer Antibiotika-resistenten Lyme-Borreliose

37 Erstuntersuchung Untersuchung 6 Monate später persistierende Beschwerden trotz Therapie

38 Anzahl OspA-bindender HLA-DR-Molekülen (*01:01, *04:01, *15:01) Antibiotikarefraktäre Patienten Patienten die auf Antibiotika ansprachen Relatives Risiko 2 positive Allele 83 % 31 % 11.3 fach kein positives Allel 17 % 69 % 1 positives Allel 77 % 51% 3.2 fach kein positives Allel 23 % 49 % Zusammenfassend alle Patienten: 1 oder 2 positive Allele 79 % 46 % 4.4 fach kein positives Allel 21 % 54 %

39 HLA-Assoziation bei der Antibiotika-resistenten Verlaufsform der Lyme-Borreliose

40 LTT-Borrelien HLA-DR-Subtypisierung beantwortet die Frage, ob eine derzeit aktive Borrelieninfektion vorliegt beantworten die Frage, ob ein hohes Risiko für eine Borrelien-induzierte autoimmunologische Erkrankung vorliegt Voraussetzung: erfolgte Infektion mit Borrelien

41 HLA-Diagnostik bei Autoimmunen Lebererkrankungen Autoimm. Hepatitis (AIH) Primär biliäre Zirrhose (PBC) Primär sklerosierende Cholangitis (PSC) eng assoziiert mit DR3 und DR4 Fehlender Nachweis von DR3 oder DR4 macht Diagnose der AIH relativ unwahrscheinlich, eng assoziiert mit DR8 eng assoziiert mit DR52 und DR3 Positiver Nachweis von DR52 kann helfen, die PSC von PBC und AIH abzugrenzen. zusätzlich mit DR3 und B8 assoziiert

42 Träger der HLA-Merkmale DR3/DQB1*02:01 oder DR4/DQB1*03:02 haben ein bis 25 %iges Risiko, einen Diabetes mellitus Typ 1 zu entwickeln. Erkrankungsrisiko Diabetes mellitus Typ 1 Bevölkerung 0.3 % Verwandte 1.Grades von Diabetikern keine IDDM-assoziierten HLA-Merkmale 1 % 1 IDDM-assoziiertes HLA-Merkmal 5 % 2 IDDM-assoziierte HLA-Merkmale % Gendosiseffekt! HLA-Bestimmung ist indiziert wenn Diabetes m. Typ 1 familiär gehäuft auftritt. HLA-Untersuchung ist kein Screening-Untersuchung.

43 Das HLA-Merkmal DQB1*06:02 wirkt protektiv, d.h. es vermittelt einen Schutz vor der Entwicklung eines Diabetes mellitus Typ 1.

44 Zusammenfassung: Die HLA-Diagnostik kann heute bei vielen Erkrankungen als Marker in der Differentialdiagnostik eingesetzt werden. Es sind auch HLA-Assoziationen bekannt, die protektiv wirken, d.h. einen Krankheitsschutz vermitteln. Der positive Nachweis eines HLA-Merkmales, das mit einer Krankheit assoziiert ist, weist auf eine genetische Prädisposition hin. Es ergibt sich ein, im Vergleich zum Normalkollektiv, relatives Risiko zu erkranken. D.h. ein Merkmalsträger muss nicht zwingend erkranken. Die HLA-Typisierung erlaubt ggf. den sicheren Ausschluss der Verdachtsdiagnosen Zöliakie und Narkolepsie.

45 Material: 2 ml EDTA-Blut Patienteneinwilligung

46 Material: 2 ml EDTA-Blut Patienteneinwilligung

47 TH17-Zellen Ist ein Defekt verantwortlich für persistierende Candidainfektionen? , Uhr Dr. med. Volker von Baehr Institut für Medizinische Diagnostik Berlin, Nicolaistraße 22, Berlin ,

48 Die Bedeutung von HLA-Analysen in der Differentialdiagnostik chronisch entzündlicher Erkrankungen Der Vortrag steht Ihnen ca. 48 h nach der Live-Ausstrahlung im Archiv zur Verfügung Institut für Medizinische Diagnostik Berlin, Nicolaistraße 22, Berlin , info@inflammatio.de