Schönemeyer, Annett: Charakterisierung der immunmodulierenden Wirkung eines Cysteinproteasen-Inhibitors der humanpathogenen Filarie Onchocerca volvulus

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Kapitel 1. Einleitung

1.1 Einführung

Die humanpathogene Filarie O. volvulus ist der Erreger der Flußblindheit und in tropischen Gebieten Afrikas, Lateinamerikas und Südostasiens endemisch. Nach Schätzungen der WHO (1995) sind ca. 20 Millionen Menschen infiziert. Die Filarie lebt in der Unterhaut des Menschen und führt zu chronisch entzündlichen Veränderungen der Haut und bei 2% der Infizierten zur Erblindung. Die Folgen der Infektion sind somit nicht nur mit einer starken Einschränkung des Wohlbefindens verbunden, sondern stellen im Falle einer Erblindung auch ein ernstes soziales Problem für die Betroffenen dar. Die Strategien zur Bekämpfung der Onchozerkose haben zum einen die Unterbrechung des Infektionszyklus und zum anderen den Schutz exponierter Personen durch Impfungen zum Ziel. Umgesetzt wurden und werden diese Ziele durch eine großflächige Bekämpfung des Zwischenwirtes und Überträgers, der Kriebelmücke, und durch eine umfangreiche Chemotherapie infizierter Personen mit Ivermectin, einem Chemotherapeutikum, daß nur gegen das erste Larvenstadium nicht aber gegen adulte Filarien wirksam ist. Die Entwicklung von Impfstoffen war bislang, trotz intensiver Suche nach Parasitenproteinen als potentielle Impfstoffkandidaten, erfolglos.

Eine neue Strategie, die im Zusammenhang mit der chemotherapeutischen Kontrolle der Infektion verfolgt wird, ist eine antibiotische Therapie, die darauf abzielt, endosymbiontisch lebende Bakterien (Wolbachien) zu eliminieren, wodurch eine Sterilität der Filarien induziert wird (Hoerauf et al. 2000). Desweiteren erhofft man aus Studien, die das Phänomen der langen Persistenz des Parasiten im immunkompetenten Wirt untersuchen, neue Strategien für die Bekämpfung der Onchozerkose abzuleiten. Um in einem immunkompetenten Wirt zu überleben, müssen Filarien Mechanismen entwickelt haben, die es ihnen ermöglichen, der Immunantwort des Wirtes zu entgehen oder diese zu modifizieren. Um in diesem Zusammenhang die Bedeutung eines sezernierten Cysteinproteasen-Inhibitors der humanpathogenen Filarie O. volvulus zu charakterisieren, wurde in dieser Arbeit das immunmodulierende Potential des rekombinant hergestellten Cysteinproteasen-Inhibitor untersucht. Neben der Charakterisierung der immunmodulierenden Eigenschaften des


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Inhibitors, sollten die Studien darüber hinaus zeigen, ob die Inhibition der Aktivität einer Wirtscysteinprotease an diesem Prozeß beteiligt ist.

Der Cysteinproteasen-Inhibitor der humanpathogenen Filarie wurde erstmals von Lustigman et al. (1991, 1992) beschrieben und als Onchocystatin bezeichnet. Die Autoren postulieren eine regulierende Funktion des Onchocystatins bei der Häutung der Larven (Lustigman et al. 1996). Aufgrund folgender Untersuchungen und Überlegungen vermuteten wir, daß Onchocystatin neben physiologischen Funktionen im Stoffwechsel des Parasiten, auch immunmodulierende Eigenschaften besitzt: 1) Onchocystatin ist Bestandteil des Exkretions-/Sekretionsproduktes (E/S-Produkt), welches immunmodulatorisch wirksam ist. 2) Für die Nagetierfilarie Acanthocheilonema viteae ist gezeigt worden, daß alle Parasitenstadien, also nicht nur sich häutende Stadien, den Inhibitor ausscheiden (Hartmann et al. 1997). 3) Für den Cysteinproteasen-Inhibitor der Nagetierfilarie A. viteae wurde eine immunmodulierende Wirkung gezeigt (Hartmann et al. 1997). 4) Klager et al. (1999) konnten für Onchocystatin eine immunmodulierende Wirkung im Zwischenwirt zeigen. 5) Katunuma et al. (1994), Vidard et al. (1991) und Maekawa et al. (1998) haben in ihren Studien immunmodulierende Eigenschaften von Cysteinproteasen-Inhibitoren charakterisiert.

1.2 O. volvulus und die Onchozerkose

1.2.1 Lebenszyklus

O. volvulus besitzt einen zweiwirtigen Entwicklungszyklus, wobei der Mensch der Endwirt und die Kriebelmücke (Familie Simuliidae) der Zwischenwirt ist (Abb. 1). Die Kriebelmücken übertragen bei der Blutmahlzeit die infektionsfähigen Drittlarven (L3) auf den Menschen. In der Unterhaut des Menschen häuten sich die L3 zu L4, die sich im Laufe von 12 bis 24 Monaten zu adulten Filarien entwickeln. Die adulten Filarien leben v.a. in der Unterhaut, aber auch im muskulären Bindegewebe. Adulte Weibchen können 20 bis 70 cm und Männchen 3 bis 12 cm lang werden. Adulte Weibchen leben aufgeknäult in bindegewebigen Unterhautknoten, den Onchozerkomen. Männchen sind in der Unterhaut frei beweglich und können zur Kopulation die Weibchen in den Knoten aufsuchen. Weibchen scheiden pro Tag bis zu 1500 Mikrofilarien (Mf, Larve 1) aus, die in der Unterhaut frei


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umherwandern und bei einer Blutmahlzeit von den Kriebelmücken aufgenommen werden. Im Zwischenwirt wandert die L1 in die Brustmuskulatur ein und entwickelt sich über zwei Häutungsstadien zur infektionsfähigen L3. Die L3 wandern in die Mundwerkzeuge der Kriebelmücke ein und werden von hier beim Saugakt auf den Menschen übertragen. Kriebelmücken sind aufgrund ihrer Brutverhaltens an fließende Gewässer gebunden. Deshalb sind v.a. Bewohner von tropischen Flußlandschaften von der Onchozerkose betroffen.

Abb. 1: Entwicklungszyklus der Filarie O. volvulus. (Quelle: Archiv des Lehrstuhls für Molekulare Parasitologie, Institut für Biologie, Humboldt-Universität zu Berlin.)

1.2.2 Klinische Manifestation einer O. volvulus-Infektion

Eine Infektion mit O. volvulus führt zur Bildung von Onchozerkomen, sowie zu krankhaften Veränderungen der Haut und der Augen, wobei der Ausprägungsgrad dieser Veränderungen sehr vielfältig sein kann. Beobachtet werden milde Verläufe der Infektion ohne klinische Symptome, aber auch Infektionen mit klinischer Manifestation, die durch chronische Dermatitiden und/oder Entzündungen der Augen gekennzeichnet sind. Kommt es zu einer klinischen Manifestation der Infektion, so können die krankhaften Veränderungen der Haut


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generalisiert oder örtlich begrenzt auftreten. Charakteristisch für die generalisierte Form der Onchozerkose sind chronische, geringgradig entzündliche Veränderungen der Haut. Sie sind durch Atrophie, Elastizitätsverlust und durch Hyper- und Hypopigmentation gekennzeichnet. Bei längerem Infektionsverlauf kommt es häufig zur Hyperkeratose, Akanthose, Parakeratose und Pigmentschwund. Lymphknoten und Lymphgefäße der betroffenen Regionen sind durch chronische Lymphadenitiden verändert. Die selten vorkommende lokalisierte Form der Onchozerkose (Sowda, arabisch für schwarze Haut) ist durch örtlich begrenzte, starke entzündliche Veränderungen der Haut gekennzeichnet, die mit Pachydermie und Hyperpigmentation einhergeht (hyperreaktive Form). Die drainierenden Lymphknoten der betroffenen Körperregionen sind in der Regel vergrößert. Mit den Hautveränderungen beider Formen der Onchozerkose ist ein starker Juckreiz verbunden. 20-30 % der infizierten Personen zeigen entzündliche Veränderungen der Augen (u.a. sklerotisierende Keratitis). Die Folge dieser Veränderungen ist eine starke Beeinträchtigung des Sehvermögens bzw. die vollständige Erblindung der Betroffenen.

Die krankhaften Veränderungen infolge einer Infektion mit O. volvulus sind vor allem auf Abwehrreaktionen des Wirtes gegen absterbende Mikrofilarien (Mf, Larve 1) zurückzuführen (Mackenzie et al. 1985). Untersuchungen haben gezeigt, daß lebende Mf und Würmer durch Abwehrmechanismen des Wirtes nicht attackiert werden. Erst mit dem Absterben der Mf oder der Würmer werden die Parasiten von Immunzellen angegriffen. In infizierten Personen sterben täglich 10 000-20 000 Mf, in stark Infizierten bis zu 500 000 Mf (Duke 1993). Die dadurch ausgelösten Entzündungsreaktionen können zur klinischen Manifestation der Onchozerkose führen (Sowda bzw. papulöse Dermatitis der generalisierten Form).

Eine Infektion mit O. volvulus muß nicht in jedem Falle zu einer Manifestation der Infektion führen. In endemischen Gebieten gibt es Personen, die bei vergleichbarer Parasitenexposition keine Anzeichen einer parasitologischen und klinischen Manifestation zeigen (Gallin et al. 1988, Ward et al. 1988, Elson et al. 1994). Diese Personen werden als „vermeintlich immun“ bezeichnet.


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1.2.3 Charakterisierung des Immunstatus infizierter Personen

Die Immunreaktion auf eine Infektion mit O. volvulus ist sowohl durch humorale als auch durch zelluläre Abwehrmechanismen charakterisiert. Die Stärke und Dominanz dieser Immunantworten ist jedoch unterschiedlich ausgeprägt. Der Immunstatus von Personen mit generalisierter Onchozerkose ist durch eine Typ 2- und Typ 3 Immunantwort gekennzeichnet (Doetze et al. 2000). Die immunologische Reaktionslage dieser Personen ist im Vergleich zu vermeintlich Immunen durch eine antigenspezifische zelluläre Hyporeaktivität, die u. a. durch die Wirkung von IL-10 und TGF-beta vermittelt wird, charakterisiert (Doetze et al. 2000). Weiterhin ist sie durch eine verminderte IL-2 und IFN-gamma Produktion und eine erhöhte Produktion von IL-13 gekennzeichnet. Auch die Bildung von IL-5 ist nachweisbar (Steel et al. 1993, McCarthy et al. 1994, Elson et al. 1995, Ottesen et al. 1995, Luder et al. 1996, Doetze et al. 2000). Die humorale Immunantwort zeichnet sich durch hohe Titer von antigenspezifischen IgG1, IgG4 und IgE aus. Bei der generalisierten Form der Onchozerkose wird die hohe Mf-Last der Infizierten mit der zellulären Hyporeaktivität in Zusammenhang gebracht.

Der Immunstatus von Personen mit einer lokalisierten, hyperreaktiven Onchozerkose ist im Vergleich zur generalisierten Form der Onchozerkose durch eine stärkere zelluläre Reaktivität, eine erhöhte Produktion von IL-2 und IL-5 und durch hohe Antikörperspiegel von IgG1, IgG3, IgG4 und IgE gekennzeichnet (Brattig et al. 1994). Die stark ausgeprägte Immunreaktion korreliert mit der niedrigen Mf-Last dieser Personen.

Im Vergleich zu infizierten Personen weisen vermeintlich Immune eine ausgeprägte zelluläre Reaktivität mit ausgeprägter IL-2, IL-5 und IFN-gamma Produktion auf (Ward et al. 1988, Steel et al. 1993, Doetze et al. 2000). Die ursprüngliche Annahme, daß diese Gruppe durch eine Typ 1-Immunantwort gekennzeichnet ist, ist heute umstritten, da jüngste Studien vermuten lassen, daß IL-5 an der Ausbildung einer Immunität beteiligt ist (Steel et al. 1993, Elson et al. 1995, Brattig et al. 1997, Doetze et al. 1997, 2000). Vermeintlich Immune haben nur wenig parasitenantigenspezifische Antikörper (Dafa'alla et al. 1992, Brattig et al. 1994, Elson et al. 1994).


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1.3 Charakterisierung humaner Cysteinproteasen

Cysteinproteasen sind proteolytische Enzyme, die aufgrund struktureller Unterschiede in mehr als 40 Familien (C1-C47) unterteilt werden (Rawlings und Barrett 1994). Die Cysteinproteasen des menschlichen Organismus können vier verschiedenen Cysteinproteasen-Familien zugeordnet werden, den Papainen (C1), den Calpainen (C2), den Legumainen (C13) und den Caspasen (C14).

Humane Cysteinproteasen, die der Papain-Superfamilie angehören, sind die in den Lysosomen lokalisierten Cathepsine. Zu ihnen gehören Cathepsin B, L, H, S, C, O, K, W, L2, F und X/Z. Sie sind wichtige Enzyme, die in den Zellen den Abbau und Umsatz von Proteinen katalysieren (Kirschke und Barrett 1987). Eine spezifische Funktion übernehmen lysosomale Cathepsine bei der Immunabwehr, indem sie in antigenpräsentierenden Zellen (APZ) die Generierung von Peptid-MHC-II-Komplexen vermitteln. Die Regulation der proteolytischen Aktivität der Cathepsine erfolgt über verschiedenen Mechanismen. So werden Cathepsine zunächst als inaktive Zymogene gebildet, die eine Proregion besitzen, die als Inhibitor fungiert und die Aktivität der Cathepsine bis zum Erreichen des Zielkompartiments (Lysosomen) kontrolliert (Cygler und Mort 1997). Erst nach Erreichen des Zielkompartiments erfolgt eine Abspaltung der Proregion und dadurch die Aktivierung der Protease (Rozmann et al. 1999). Nach Aktivierung der Cathepsine wird deren Aktivität im weiteren über den pH, über posttranslationale Modifikationen und über Proteolyse reguliert (Kirschke et al. 1995, Turk et al. 1993). Eine zentrale Bedeutung bei der Regulation der Aktivität der Cathepsine besitzen zudem endogene Cysteinproteasen-Inhibitoren der Cystatin-Superfamilie (Abrahamson et al. 1994).

Calpaine sind Ca2+-abhängige Cysteinproteasen, die im Zytosol der Zellen lokalisiert sind. Die Vertreter der Calpain-Superfamilie werden in die Klasse der typischen und die Klasse der atypischen Calpaine unterteilt (Suzuki und Sorimachi 1998). Die Vertreter, die zur Klasse der typischen Calpaine gehören, sind im menschlichen Organismus ubiquitär verbreitet. Atypische Calpaine werden hingegen gewebsspezifisch exprimiert (Sorimachi et al. 1997, Carafoli und Molinari 1998). Eine Besonderheit der Calpaine besteht darin, daß ihre Aktivierung und Aktivität streng Ca2+-abhängig ist. Desweiteren induzieren Calpaine nur eine begrenzte Proteolyse, so daß vermutet wird, daß Calpaine Biomodulatoren sind, deren


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Funktion eine Modifizierung des entsprechenden Substrates und nicht deren vollständige Proteolyse ist. Substrate, die von Calpainen modifiziert werden, sind a) Proenzyme, wie Kinasen, Phosphatasen und Proteinasen; b) Zytoskelettproteine; c) Membranproteine; d) Transkriptionsfaktoren; e) Zytokine und f) Komponenten der extrazellulären Matrix (Menard und El-Amine 1996). Die Aktivität der Calpaine wird durch einen endogenen Inhibitor, Calpastatin, reguliert. Calpastatin ist ein spezifischer Inhibitor, der keine strukturellen Gemeinsamkeiten mit den Cysteinproteasen-Inhibitoren der Superfamilie der Cystatine besitzt (Emori et al. 1987).

Legumaine sind Cysteinproteasen, die wie Cathepsine lysosomal lokalisiert sind (Chen et al. 1997, 1998). Legumaine sind Asparaginyl-Endopeptidasen, die spezifisch die C-terminal vom Asparagin befindliche Peptidbindung hydrolysieren und dadurch nur eine begrenzte Proteolyse von Proteinen bewirken (Dando et al. 1999). Erste Untersuchungen zur Funktion von Legumain haben gezeigt, daß Legumain an der Prozessierung von Antigen beteiligt ist (Manoury et al. 1998). Die Regulation der Aktivität der Legumaine erfolgt ebenfalls durch endogene Inhibitoren. So konnte gezeigt werden, daß die Aktivität der Legumaine durch Cystatin C, F und E/M (Typ 2-Inhibitoren der Cystatin-Superfamilie) inhibiert wird (Alvarez-Fernandez et al. 1999).

Caspasen sind Aspartat-spezifische Cysteinproteasen, die im Zytosol der Zellen lokalisiert sind. Caspasen werden als Proenzyme synthetisiert und durch proteolytische Spaltung aktiviert. Bislang sind 11 verschiedene humane Caspasen beschrieben worden, die aufgrund ihrer unterschiedlichen biologischen Funktion in drei Gruppen unterteilt werden können. So sind Caspasen 1) entscheidend an der Induktion und Vermittlung des programmierten Zelltods (Apoptose) beteiligt, 2) vermitteln Caspasen die Aktivierung von Zytokinen und 3) sind Caspasen an der T-Zell-Aktivierung beteiligt (Denis et al.1998, Alam et al. 1999, Elkon 1999). Die Aktivität der Caspasen wird durch endogene Inhibitoren, wie XIAP, c-IAP1, c-IAP2 und Survivin reguliert (Deveraux et al. 1997, 1999; Roy et al. 1997, Tamm et al. 1998).


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1.4 Charakterisierung der Superfamilie der Cysteinproteasen-Inhibitoren (Cystatine)

1.4.1 Klassifizierung

Die Superfamilie der Cysteinproteasen-Inhibitoren besteht aus evolutionär verwandten Proteinen. Die Vertreter dieser Cystatin-Superfamilie sind fest-, aber reversibel-bindende Inhibitoren von Cysteinproteasen der Papain-Superfamilie (Nicklin und Barrett 1984). Aufgrund von Strukturunterschieden werden die Vertreter der Cystatin-Superfamilie in 3 Klassen unterteilt, in die Stefine, Cystatine und Kininogene (Barrett et al. 1986). In der ersten Klasse, den Stefinen, werden alle Inhibitoren zusammengefaßt, die ca. 11 kD groß sind, keine Signalsequenz besitzen, keine Disulfidbrücken ausbilden und nicht glykosiliert sind. Zu dieser Gruppe gehören u. a. die humanen Cystatine A und B. Typ 1-Inhibitoren sind v.a. intrazelluär lokalisiert. Die Cysteinproteasen-Inhibitoren der zweiten Klasse, die Cystatine, sind 13-14 kD groß, besitzen eine Signalsequenz und bilden am C-Terminus 2 intramolekulare Disulfidbrückenbindungen aus. Vertreter sind das Eiweißcystatin, humanes Cystatin C, D, S, SN, SA, sowie Cystatine anderer Spezies. Zu dieser Klasse gehören auch humanes Cystatin E/M und F, die einige Besonderheiten aufweisen. Die Cystatine E/M und F sind glykosiliert und Cystatin F besitzt am N-Terminus eine weitere Disulfidbrücke (Ni et al. 1997, 1998, Sotiropoulou et al. 1997, Halfon et al. 1998). Typ 2-Inhibitoren sind v.a. extrazellulär lokalisiert. In der dritten Klasse, den Kininogenen, sind Cysteinproteasen-Inhibitoren zusammengefaßt, deren Aminosäuresequenz aus drei Kopien der Typ 2-Cystatine besteht. Das C-terminale Ende wird durch eine kurze, bradikininähnliche Sequenz gebildet. Die Typ 3-Inhibitoren sind glykolisiert. Vertreter dieser Klasse sind die nieder- und höhermolekularen humanen Kininogene (68 kD, 114 kD). Kininogene werden in der Leber gebildet und sind in der Synovia und im Blutplasma enthalten.


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1.4.2 Inhibitionsmodell einer papainähnlichen Cysteinprotease durch einen
Typ 2-Inhibitor

Cystatine binden Cysteinproteasen fest, aber reversibel (Nicklin und Barrett 1984). Bei der Interaktion von Inhibitor und Protease sind insbesondere 3 Bereiche des Cystatins beteiligt, die hoch konserviert sind und die aktiven Domänen des Inhibitors darstellen. Der N-terminale aktive Bereich um die konservierte AS -G11- bildet mit den beiden C-terminalen, konservierten Bereichen -55QXVXG59- und -105PW106- (Die Numerierung entspricht der des humanen Cystatin C.) eine keilförmige Struktur, die die „V“-förmige Substrattasche der Protease blockiert (Hall et al.1995). Die N-terminale aktive Domäne interagiert dabei direkt mit den Substratbindungstaschen S3, S2 und S1 der Protease und ist die wesentliche inhibitorische Komponente des Cystatins (Machleidt et al. 1989, Abrahamson et al. 1991, Lindahl et al. 1992, Hall et al. 1993, Bjork et al. 1995). Aber auch die zweite und dritte aktive Domäne beeinflussen die Affinität des Inhibitors zur Protease. In welchem Ausmaß dies erfolgt, ist von der jeweiligen Protease abhängig (Auerswald et al.1995, Hall et al. 1995, Bjork et al. 1996).

1.5 Charakterisierung von Onchocystatin

Onchocystatin gehört aufgrund struktureller und funktioneller Gemeinsamkeiten zur zweiten Klasse der Überfamilie der Cysteinproteasen-Inhibitoren, den Cystatinen (Lustigman et al. 1992). Der offene Leserahmen von Onchocystatin kodiert für 162 AS, wobei die ersten 21 AS die Signalsequenz bilden. Das reife Protein umfaßt 141 AS und ist 15,5 kD groß. Ein Aminosäureabgleich mit humanen Typ 2-Cystatinen (Abb. 2) zeigt, daß die Sequenzen zu 17-22% identisch sind. Onchocystatin hat die wichtigsten strukturellen Merkmale mit den Cystatinen gemeinsam. Wie alle Typ 2-Cystatine hat Onchocystatin eine Signalsequenz, die für die Sekretion des Proteins verantwortlich ist. Onchocystatin besitzt auch die 3 charakteristischen aktiven Bereiche, die die hochkonservierten AS -XXG53-, -98QXVXG102- und -153PW154- enthalten. Onchocystatin weist aber auch einige Besonderheiten auf. Besitzen die Typ 2-Cystatine 4 Cysteine in der Sequenz und bilden 2 Disulfidbrücken, so hat Onchocystatin nur 2 der 4 Cysteine in der Sequenz, und bildet nur 1 Disulfidbrücke aus. Eine


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weitere Besonderheit in der Sequenz von Onchocystatin im Vergleich zu anderen Cystatinen ist der lange N-Terminus mit 29 AS vor der N-terminalen aktiven Domäne, der auch das größere MW von rOv17 bedingt (Abb. 2).

Abb. 2: Aminosäuresequenzvergleich von Onchocystatin und humanem Cystatin C, D, E/M, F und S. Die Numerierung bezieht sich auf die Sequenz von Onchocystatin. Übereinstimmung von Onchocystatin mit Cystatin C 18%, Cystatin D 22%, Cystatin E/M 18%, Cystatin F 17% und Cystatin S 21%. Bindestriche (-) stellen eingefügte Lücken dar, die einen optimalen Sequenzabgleich ermöglichen. Sterne (*) kennzeichnen identische AS. Punkte (.) markieren ähnliche AS. Kästchen markieren die aktiven, konservierten Bereiche. Unterstreichungen (_) kennzeichnen die Signalsequenzen. Die durch Linien verbundenen Cysteine stellen Disulfidbrücken dar. Die Cysteine, die durch eine durchgehende Linie verbunden sind, bilden eine Disulfidbrücke, die von allen dargestellten Cystatinen ausgebildet wird. Die gestrichelte Linie stellt eine Disulfidbrücke dar, die typischerweise von Typ 2-Cystatinen, nicht aber von Onchocystatin gebildet wird.


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1.6 Immunmodulation durch Helminthenproteine und -produkte

Die gezielte Manipulation der Immunantwort des Wirtes durch Parasitenproteine oder -produkte ist ein bedeutender Immunevasionsmechanismus von Parasiten. Für Filarien und andere Helminthen sind in diesem Zusammenhang folgende Mechanismen beschrieben worden.

Filarien können zum einen die Immunantwort ihrer Wirte beeinflussen, indem sie Proteine ausscheiden, die Homologien zu humanen Zytokinen aufweisen und somit deren Funktion imitieren. Zum anderen exponieren Parasiten Proteine oder Parasitenprodukte, die direkt die Zytokinbildung und / oder Expression von Membranproteinen von Wirtszellen modulieren. Zu dieser Gruppe immunmodulierender Parasitenproteine oder -produkte gehören u. a. auch funktionelle Proteine, wie z. B. Proteaseinhibitoren, die vermutlich durch die Beeinflussung von enzymatischen Reaktionen in ihren Wirten eine immunmodulierende Wirkung vermitteln.

Die Sekretion eines Zytokinhomologs, welches Homologien zum humanem migrationsinhibienden Faktor (MIF) besitzt, ist für die Filarien Brugia malayi, Wucheria bankrofti und O. volvulus gezeigt worden (Pastrana et al. 1998). Das von den Filarien sezernierte MIF-Homolog wirkt sowohl migrationsinhibitorisch als auch chemotaktisch auf humane Monozyten, und moduliert so deren Migrationsverhalten.

Die tierpathogene Filarie Dirofilaria immitis sezerniert ein Protein, welches die CD23-Expression (low affinity IgE Fc-Rezeptor) auf T- und B-Zellen induziert, eine verstärkte IgE Synthese provoziert und T-Zellen zur Produktion von IL-3, IL-4, IL-5 und IL-6 stimuliert (Yamaoka et al. 1994). Die Nagetierfilarie A. viteae sezerniert ein 62 kD großes, Phosphorylcholin-assoziertes Glykoprotein (ES-62), welches die B- und T-Zell-Aktivierung beeinflußt (Deehan et al. 1997, 1998). Dabei aktiviert ES-62 verschiedene Kinasen und Faktoren des Signaltransduktionsweges dieser Zellen, und induziert eine Desensibilisierung, so daß eine anschließende Aktivierung nicht mehr möglich ist. Die Autoren konnten zeigen, daß die eigentlich aktive Komponente von ES-62 das assoziierte Phosphorylcholin ist (Harnett et al. 1999). Auch die humanpathogene Filarie B. malayi induziert durch Phosphorylcholin-assoziierte Proteine eine Immunmodulation, die durch die Suppression der Mitogen-stimulierten Proliferation der PBMC infizierter und nichtinfizierter Personen charakterisiert ist (Lal et al. 1990).


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Ein Serinproteasen-Inhibitor (Taeniastatin) des Bandwurms Taenia taeniaeformis inhibiert die antigenspezifische und Mitogen-stimulierte Proliferation von Ratten-Milzzellen und supprimiert deren IL-2 Produktion (Leid et al. 1986). Ascaris suum, der Schweinespulwurm, sezerniert einen Aspartylproteasen-Inhibitor (PI-3), der die Aktivität von Cathepsin E inhibiert, einer Protease, die an der Prozessierung von Antigen beteiligt ist (Bennett et al. 1992). Für die Nagetierfilarie A. viteae haben Hartmann et al. (1997) gezeigt, daß ein Cysteinproteasen-Inhibitor (Av17) die antigenspezifische und polyklonale Proliferation von Mausmilzzellen supprimiert und eine verstärkte IL-10 Produktion induziert.

Die angeführten Beispiele verdeutlichen, daß Helminthen durch verschiedene Strategien die komplexen Reaktionsabläufe einer Immunantwort beeinflussen können.


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