Phänotypische und funktionelle Charakterisierung von B- und T-Zellsubpopulationen bei Patienten mit Selektiver IgM-Immundefizienz

Abstract

Die selektive IgM-Immundefizienz (SIgMID) stellt eine Dysgammaglobulinämie dar, die sich durch verminderte IgM-, aber normale IgG- und IgA-Spiegel im Serum auszeichnet. SIgMID ist häufig mit einer erhöhten Infektanfälligkeit assoziiert. Pathogenetisch wurden bisher B-Zell-intrinsische wie auch T-Zell- Defekte postuliert. In dieser Arbeit wurden klinische und laborchemische Parameter von Patienten ausgewertet, B- und T-Zell-Subpopulationen phänotypisch charakterisiert und das Expansions-, Differenzierungs- und Antikörpersekretionsverhalten von B-Zellen untersucht. Die Analyse der klinischen Daten von 20 Patienten bestätigte Berichte aus der Literatur: 90 % der Patienten zeigten rezidivierende Infektionen, bei 75 % waren die oberen Atemwege betroffen. 40 % hatten eine atopische, 15 % eine autoimmunologische Symptomatik. Über gastrointestinale Beschwerden berichteten 30 % und 20 % litten an Fatigue. Die durchflusszytometrische Analyse von 11 Patientenproben zeigte, dass die Gesamt-B-, T- und dendritischen Zellen, sowie Granulozyten und Monozyten im peripheren Blut quantitativ unauffällig waren. Marginalzonen- ähnliche (MZ) und Transitionale B-Zellen waren signifikant erhöht, bei erniedrigten Anteilen von Aktivierungs-, Überlebens- und Migrationsmarker- exprimierenden MZ (Fas, Fas-Ligand, Taci, CXCR4). Die Anzahl IgM- exprimierender Zellen war normal, die oberflächliche Expressionsdichte von IgM auf Gesamt-B-Zellen jedoch signifikant erniedrigt. Weiterhin wurde die Antikörperproduktion der B-Zellen nach in vitro Expansion analysiert. Im Vergleich zu gesunden Spendern zeigte sich eine verringerte in vitro Expansion der SIgMID-B-Zellen mit verringerten Zahlen besonders von MZ, Plasmablasten und Gedächtniszellen. IgM+ B-Zellen waren absolut und relativ erniedrigt, aufgrund verringerter Zahlen von MZ und Naiven, aber auch durch geringere Anteile IgM+ Zellen unter Gedächtnis- und Doppel-negativen (IgD-CD27-) B-Zellen. Die Zahl der Antikörper-sezernierenden Zellen (ASZ) nach in vitro Stimulation mit autologer T-Zell-Beteiligung war aufgrund des B-Zell- Expansionsdefizits für IgG, IgA und IgM verringert. Das intrazellulär bestimmte IgM in IgM+ B-Zellen war unauffällig. Bezogen auf die einzelnen expandierten B-Zellen war die Produktion von IgG-, IgA- und IgM-ASZ sowie von Pneumokokken- und Tetanus-spezifischen ASZ bei den meisten Patienten vergleichbar mit den gesunden Spendern. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse eine verminderte IgM-Expression auf der Oberfläche der B-Zellen, sowie in vitro eine Störung von Differenzierung und/oder Überleben der B-Zellen. Der Vergleich der durchgeführten Stimulationsprotokolle könnte auf einen B-Zell- intrinsischen Defekt hinweisen, auch eine T-Zell-assoziierte Störung ist jedoch möglich. In vivo könnten erhöhte Zahlen von MZ und Transitionalen B-Zellen bzw. erniedrigte Markerexpression Hinweis auf einen funktionellen Defekt sein.

Selective IgM immunodeficiency (SIgMID) is a dysgammaglobulinemia characterized by low IgM but normal IgG and IgA serum levels. SIgMID is often associated with recurrent infections. B cell intrinsic defects as well as T cell effects have been discussed as pathogenetic causes. This paper engaged with clinical and laboratory parameters of SIgMID patients, the phenotypical characterization of B and T cell subsets and the evaluation of expansion, differentiation and antibody secretion of B cells. Analysis of the clinical parameters confirmed data from the literature: 90 % of the patients had recurrent infections, 75 % of the upper airways. 40 % showed atopic, 15 % autoimmunological symptoms. 30 % reported gastrointestinal conditions and 20 % suffered from fatigue. Flow cytometry of 11 samples showed that numbers of B cells, T cells, dendritic cells, granulocytes and monocytes in the peripheral blood were normal. Marginal zone (MZ)-like and transitional B cells were significantly elevated, percentages of MZ cells expressing activation, survival and migration markers (Fas, Fas ligand, Taci, CXCR4) were low. The number of IgM-expressing cells was normal, however the density of surface IgM was significantly reduced. Furthermore, the antibody production of B cells after in vitro expansion was analyzed. Compared to healthy donors, SIgMID B cell expansion and especially numbers of MZ, plasmablasts and memory cells were reduced. Number and percentage of IgM+ B cells were reduced after stimulation, due to both low numbers of MZ an naïve B cells and reduced percentages of IgM+ memory and double negative (IgD-CD27-) B cells. The number of antibody secreting cells (ASC) after in vitro stimulation in cultures with autologous T cells was reduced for all isotypes due to the expansion defect. Intracellular IgM in IgM+ B cells was normal. Differentiation of IgG-, IgA- and IgM-ASC as well as ASC specific for pneumococcal and tetanus antigen was proportionally normal in most patients, when related only to living B cells after stimulation. Overall, the results show a reduced expression of superficial IgM, and an in vitro deficiency of differentiation and/or survival of SIgMID B cells. As comparison of different stimulation protocols suggests, an intrinsic B cell defect could be accountable for this. However, T cell defects could also be involved. In vivo, elevated numbers of MZ and transitional B cells as well as decreased marker expression could point to a functional defect.