Immundominanz

Immundominanz (englisch immunodominance) bezeichnet das Phänomen, dass im Zuge einer adaptiven Immunantwort manche Teile eines Pathogens eine stärkere Immunreaktion auslösen als andere. Daher ist nach einer Impfung oder einer überstandenen Infektion nur für manche, aber pathogentypische Epitope eine Immunreaktion nachweisbar.[1]

Prinzip

Eine Immundominanz kann in Epitopen auftreten, die von B-Zellen und von T-Zellen erkannt werden. Sie dient der Konzentration einer Immunantwort auf einige wenige Epitope eines Pathogens.[2] Die Epitope werden durch eine Epitopkartierung ermittelt. Die Dominanz eines präsentierten Epitops ist unter anderem von der Affinität der Bindung zwischen Epitop und MHC, der Affinität der Bindung zwischen Epitop und T-Zell-Rezeptor bzw. B-Zell-Rezeptor und von der vorangehenden Proteolyse der Antigene in die einzelnen Epitope abhängig.[3][4][5] Je besser das Epitop auf das jeweilige MHC passt und je mehr MHC-gebundene Epitope auf einer Zelle präsentiert werden, desto stärker wird die folgende Immunreaktion. Die vorangegangenen Immunreaktionen haben einen Einfluss auf die immundominanten Epitope,[6] beschrieben als Antigenerbsünde.

Humorale Immundominanz

Epitope für die humorale Immunantwort werden von MHC II auf professionellen antigenpräsentierenden Zellen präsentiert und von CD4-positiven T-Helferzellen gebunden, worauf die Bildung von Antikörpern verstärkt wird. Im Blut und in der Lymphe zirkulierende Antigene können auch direkt von Antikörpern oder vom B-Zell-Rezeptor gebunden werden, was ebenfalls die Antikörperproduktion in B-Zellen verstärkt. MHCII-präsentierte Epitope sind extrazellulären Ursprungs, dabei werden die Antigene von einer antigenpräsentierenden Zelle per Endozytose aufgenommen und von endosomalen und lysosomalen Proteasen wie Furin und Cathepsine in kurze Peptide zerlegt, von denen einige an MHCII binden können und dann an die Zelloberfläche zur Präsentation exozytiert werden. Die Affinität der Bindung des Epitops an das MHCII hängt von dem jeweiligen MHCII-Subtyp ab, während der an das Epitop bindende Teil (Paratop) des Antikörpers variabel ist und für eine bessere Bindung an das Epitop angepasst wird.

Zelluläre Immundominanz

Epitope für die zelluläre Immunantwort werden von MHC I auf antigenpräsentierenden Zellen präsentiert und von CD8-positiven zytotoxischen T-Zellen gebunden, worauf die präsentierende Zelle lysiert wird.[1] MHCI-präsentierte Epitope entstammen überwiegend aus dem Zellinneren. Sie werden unter anderem vom Proteasom zerlegt, über den Antigenpeptid-Transporter ins endoplasmatische Retikulum eingeschleust, binden an MHCI und werden an die Zelloberfläche sezerniert. Menschen haben jeweils einen individuellen Satz der verschiedenen MHC-Varianten (HLA) und alle Varianten haben unterschiedliche Bindungsvorlieben für Epitope. Dadurch kann ein Epitop in manchen Menschen mit entsprechend gut bindendem HLA-Molekül eine starke Immunantwort induzieren, in anderen Menschen ohne gut bindende HLA dagegen nicht.[7] HLA-Moleküle des Typs B präsentieren tendenziell eine größere Spannbreite an unterschiedlichen Peptiden als HLA-A-Moleküle.[8] Das Paratop des T-Zell-Rezeptors ist variabel. Die Avidität des variablen Teils des T-Zell-Rezeptors zu seinem Epitop bestimmt die Menge an in Folge gebildeten zytotoxischen T-Zellen.[9] Eine zu hohe Avidität für ein Epitop kann jedoch in der zytotoxischen T-Zelle zur Apoptose führen.[10]

Einzelnachweise

A. Akram, R. D. Inman: Immunodominance: a pivotal principle in host response to viral infections. In: Clinical immunology (Orlando, Fla.). Band 143, Nummer 2, Mai 2012, S. 99–115, doi:10.1016/j.clim.2012.01.015, PMID 22391152.
C. Perrault: Experimental and Applied Immunotherapy. Humana, 2011. ISBN 978-1-60761-980-2. S. 195–206.
A. Kim, S. Sadegh-Nasseri: Determinants of immunodominance for CD4 T cells. In: Current opinion in immunology. Band 34, Juni 2015, S. 9–15, doi:10.1016/j.coi.2014.12.005, PMID 25576665, PMC 4444386 (freier Volltext).
W. Kastenmuller, G. Gasteiger, J. H. Gronau, R. Baier, R. Ljapoci, D. H. Busch, I. Drexler: Cross-competition of CD8+ T cells shapes the immunodominance hierarchy during boost vaccination. In: The Journal of experimental medicine. Band 204, Nummer 9, September 2007, S. 2187–2198, doi:10.1084/jem.20070489, PMID 17709425, PMC 2118691 (freier Volltext).
J. Dinter, E. Duong, N. Y. Lai, M. J. Berberich, G. Kourjian, E. Bracho-Sanchez, D. Chu, H. Su, S. C. Zhang, S. Le Gall: Variable processing and cross-presentation of HIV by dendritic cells and macrophages shapes CTL immunodominance and immune escape. In: PLoS pathogens. Band 11, Nummer 3, März 2015, S. e1004725, doi:10.1371/journal.ppat.1004725, PMID 25781895, PMC 4364612 (freier Volltext).
S. Duan, V. A. Meliopoulos, J. L. McClaren, X. Z. Guo, C. J. Sanders, H. S. Smallwood, R. J. Webby, S. L. Schultz-Cherry, P. C. Doherty, P. G. Thomas: Diverse heterologous primary infections radically alter immunodominance hierarchies and clinical outcomes following H7N9 influenza challenge in mice. In: PLoS pathogens. Band 11, Nummer 2, Februar 2015, S. e1004642, doi:10.1371/journal.ppat.1004642, PMID 25668410, PMC 4335497 (freier Volltext).
C. J. Kim, D. R. Parkinson, F. Marincola: Immunodominance across HLA polymorphism: implications for cancer immunotherapy. In: Journal of immunotherapy (Hagerstown, Md. : 1997). Band 21, Nummer 1, Januar 1998, S. 1–16, PMID 9456431.
I. M. Schellens, I. Hoof, H. D. Meiring, S. N. Spijkers, M. C. Poelen, J. A. van Gaans-van den Brink, K. van der Poel, A. I. Costa, C. A. van Els, D. van Baarle, C. Kesmir: Comprehensive Analysis of the Naturally Processed Peptide Repertoire: Differences between HLA-A and B in the Immunopeptidome. In: PloS one. Band 10, Nummer 9, 2015, S. e0136417, doi:10.1371/journal.pone.0136417, PMID 26375851, PMC 4574158 (freier Volltext).
T. Cukalac, J. Chadderton, W. Zeng, J. G. Cullen, W. T. Kan, P. C. Doherty, D. C. Jackson, S. J. Turner, N. L. La Gruta: The influenza virus-specific CTL immunodominance hierarchy in mice is determined by the relative frequency of high-avidity T cells. In: Journal of Immunology (Baltimore, Md. : 1950). Band 192, Nummer 9, Mai 2014, S. 4061–4068, doi:10.4049/jimmunol.1301403, PMID 24696232.
S. Dalla Santa, A. Merlo, S. Bobisse, E. Ronconi, D. Boldrin, G. Milan, V. Barbieri, O. Marin, A. Facchinetti, G. Biasi, R. Dolcetti, P. Zanovello, A. Rosato: Functional avidity-driven activation-induced cell death shapes CTL immunodominance. In: Journal of Immunology (Baltimore, Md. : 1950). Band 193, Nummer 9, November 2014, S. 4704–4711, doi:10.4049/jimmunol.1303203, PMID 25246498.

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[Akram-1] A. Akram, R. D. Inman: Immunodominance: a pivotal principle in host response to viral infections. In: Clinical immunology (Orlando, Fla.). Band 143, Nummer 2, Mai 2012, S. 99–115, doi:10.1016/j.clim.2012.01.015, PMID 22391152.

[2] C. Perrault: Experimental and Applied Immunotherapy. Humana, 2011. ISBN 978-1-60761-980-2. S. 195–206.

[3] A. Kim, S. Sadegh-Nasseri: Determinants of immunodominance for CD4 T cells. In: Current opinion in immunology. Band 34, Juni 2015, S. 9–15, doi:10.1016/j.coi.2014.12.005, PMID 25576665, PMC 4444386 (freier Volltext).

[4] W. Kastenmuller, G. Gasteiger, J. H. Gronau, R. Baier, R. Ljapoci, D. H. Busch, I. Drexler: Cross-competition of CD8+ T cells shapes the immunodominance hierarchy during boost vaccination. In: The Journal of experimental medicine. Band 204, Nummer 9, September 2007, S. 2187–2198, doi:10.1084/jem.20070489, PMID 17709425, PMC 2118691 (freier Volltext).

[5] J. Dinter, E. Duong, N. Y. Lai, M. J. Berberich, G. Kourjian, E. Bracho-Sanchez, D. Chu, H. Su, S. C. Zhang, S. Le Gall: Variable processing and cross-presentation of HIV by dendritic cells and macrophages shapes CTL immunodominance and immune escape. In: PLoS pathogens. Band 11, Nummer 3, März 2015, S. e1004725, doi:10.1371/journal.ppat.1004725, PMID 25781895, PMC 4364612 (freier Volltext).

[6] S. Duan, V. A. Meliopoulos, J. L. McClaren, X. Z. Guo, C. J. Sanders, H. S. Smallwood, R. J. Webby, S. L. Schultz-Cherry, P. C. Doherty, P. G. Thomas: Diverse heterologous primary infections radically alter immunodominance hierarchies and clinical outcomes following H7N9 influenza challenge in mice. In: PLoS pathogens. Band 11, Nummer 2, Februar 2015, S. e1004642, doi:10.1371/journal.ppat.1004642, PMID 25668410, PMC 4335497 (freier Volltext).

[7] C. J. Kim, D. R. Parkinson, F. Marincola: Immunodominance across HLA polymorphism: implications for cancer immunotherapy. In: Journal of immunotherapy (Hagerstown, Md. : 1997). Band 21, Nummer 1, Januar 1998, S. 1–16, PMID 9456431.

[8] I. M. Schellens, I. Hoof, H. D. Meiring, S. N. Spijkers, M. C. Poelen, J. A. van Gaans-van den Brink, K. van der Poel, A. I. Costa, C. A. van Els, D. van Baarle, C. Kesmir: Comprehensive Analysis of the Naturally Processed Peptide Repertoire: Differences between HLA-A and B in the Immunopeptidome. In: PloS one. Band 10, Nummer 9, 2015, S. e0136417, doi:10.1371/journal.pone.0136417, PMID 26375851, PMC 4574158 (freier Volltext).

[9] T. Cukalac, J. Chadderton, W. Zeng, J. G. Cullen, W. T. Kan, P. C. Doherty, D. C. Jackson, S. J. Turner, N. L. La Gruta: The influenza virus-specific CTL immunodominance hierarchy in mice is determined by the relative frequency of high-avidity T cells. In: Journal of Immunology (Baltimore, Md. : 1950). Band 192, Nummer 9, Mai 2014, S. 4061–4068, doi:10.4049/jimmunol.1301403, PMID 24696232.

[10] S. Dalla Santa, A. Merlo, S. Bobisse, E. Ronconi, D. Boldrin, G. Milan, V. Barbieri, O. Marin, A. Facchinetti, G. Biasi, R. Dolcetti, P. Zanovello, A. Rosato: Functional avidity-driven activation-induced cell death shapes CTL immunodominance. In: Journal of Immunology (Baltimore, Md. : 1950). Band 193, Nummer 9, November 2014, S. 4704–4711, doi:10.4049/jimmunol.1303203, PMID 25246498.