title: Das IgE-Repertoire von Kindern und Jugendlichen mit allergischem Asthma bronchiale
title: IgE transcripts in the circulation of children and adolescence suffering from allergic asthma
Creators: name: Strücker, Benjamin
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2012
Subjects: subject: Polymerase-Kettenreaktion
subject: Immunglobulin
subject: IgE
subject: PCR
subject: Medizin, Gesundheit
subject: Immunglobulin E
subject: Allergisches Asthma
subject: Reverse Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion
subject: Allergy
subject: FOS: Clinical medicine
subject: Allergic asthma
subject: Bronchialasthma

description: Allergic asthma is a chronic
      inflammatory disease of the respiratory system and the most
      frequent chronic disorder in childhood. Although the
      pathogenesis of allergic asthma remains unclear,
      Immunoglobulin E (IgE) can be considered as a central
      effector molecule of the immediate allergic reaction. Bound
      to the surface of mast cells IgE generates an interface
      between allergens and the immune system. The nature of the
      IgE response is still under debate. The objective of our
      study was to clarify whether the IgE repertoire in the
      circulation of allergic children represents a classical
      Ag-driven and oligoclonal B cell response, a
      superantigen-like activation of a subset of B cells, or a
      polyclonal B-1 cell expansion. By establishing a highly
      sensitive RT-PCR method we amplified, cloned, and sequenced
      IgE H chain transcripts from 13 children aged from 3 – 16
      years suffering from allergic asthma. In total we gained
      1.366 functional IgE sequences which currently represent the
      most extensive collection of human IgE transcripts. As a
      reference we gained 308 functional IgM transcripts of the
      same children. Interestingly in contrast to several recent
      studies the analysis of the VH-family usage was not
      indicative of a superantigen-like activation of B cells. The
      pattern of VH-family usage corresponded to germline
      complexity of these genes, making VH3 the most frequently
      used family in IgE (56%) and IgM (55%). Compared to IgM (43 ±
      9,8 bp) IgE sequences (48 ± 13bp) showed a 5bp longer CDR-H3
      (p &lt; 0,001). The somatic mutation rate was significantly
      enhanced in IgE transcripts (21% versus 72%; p &lt; 0.001),
      which renders a polyclonal B-1 response unlikely. Whilst only
      9% of IgM sequences displayed a significantly enhanced Ag
      selection, 29% of IgE transcripts were indicative of a
      classical Ag-driven immune response with affinity maturation
      (p &lt; 0.001). In summary IgE transcripts in the circulation
      of children with allergic asthma reflect a classical adaptive
      B-2 cell response. This study provides reference data for a
      better characterization of the IgE response under
      immunomodulating therapies, such as anti-IgE therapy or
      allergen-specific immunotherapy.
description: Das allergische Asthma bronchiale
      ist eine chronisch entzündliche Erkrankung der Atemwege und
      mit einer Prävalenz von ca. 10% in Deutschland die häufigste
      chronische Erkrankung im Kindesalter. Die Erkenntnislage
      bezüglich der Ursachen allergischer Erkrankungen und
      insbesondere ihrer Zunahme in westlichen Gesellschaften ist
      noch unbefriedigend. Obwohl die Pathogenese des allergischen
      Asthma multifaktoriell und komplex ist, darf das
      Immunglobulin E (IgE) als das zentrale Effektormolekül der
      allergischen Immunantwort vom Soforttyp angesehen werden.
      Gebunden auf der Oberfläche von Mastzellen, generieren die
      IgE-Antikörper eine entscheidende Schnittstelle zwischen
      Allergenen und dem Immunsystem. Auf welche Weise die
      IgE-Antwort und damit das IgE-Repertoire im Rahmen
      allergischer Erkrankungen geformt werden, ist noch unklar.
      Gegenstand der aktuellen wissenschaftlichen Diskussion zur
      Immunaktivierung bei der IgE-Antwort sind alternative
      Aspekte: Der von der gegenwärtigen Datenlage favorisierte
      Mechanismus ist eine Superantigen-ähnliche Interaktion der
      Allergene mit dem Antikörper. Darüber hinaus wird die
      Beteiligung von B1-Zellen mit niedrigaffiner polyklonaler
      Antikörperreifung diskutiert. Die Hypothese der vorliegenden
      Dissertation ist, dass die IgE-Antwort beim allergischen
      Asthma eine klassische Antigen-gesteuerte und oligoklonale
      Immunantwort vom B2-Typ darstellt. Es existieren publizierte
      Daten zu allen drei potentiellen Reifungsmechanismen der
      allergischen Immunantwort; gemeinsam ist den
      korrespondierenden Studien jedoch eine relativ kleine Zahl
      von erhobenen IgE-Sequenzen (meist unter 100), welche oftmals
      von lediglich einem einzigen Patienten stammen. Daten zum
      IgE-Repertoire während Kindheit und Adoleszenz fehlen bis
      dato gänzlich, obwohl dies die Lebensphase mit der größten
      Dynamik allergischer Krankheiten ist. Das Ziel der
      vorliegenden Arbeit war es daher eine statistisch
      ausreichende Anzahl funktioneller IgE-Sequenzen von Kindern
      mit allergischem Asthma zu gewinnen, um somit eine solide
      Datengrundlage zur Analyse der immunogenetischen
      Charakteristik zu schaffen. Hierzu wurde eine hochsensitive
      reverse Transkriptase-PCR entwickelt, welche es erlaubt,
      humane IgE-Transkripte auch aus relativ kleinen Blutvolumina
      (500 µl) zu amplifizieren. Mittels dieser IgE-PCR wurde das
      IgE-Repertoire aus dem peripheren Blut von 13 Kindern im
      Alter von 3 - 16 Jahren mit allergischem Asthma amplifiziert.
      Die Amplifikate wurden isoliert, kloniert und sequenziert.
      Dabei wurden insgesamt 1.366 funktionelle IgE-Sequenzen
      gewonnen. Dies stellt die bis dato größte Datenbank humaner
      IgE-Transkripte dar. Als Referenz wurden 308 IgM-Sequenzen
      derselben Kinder gewonnen. Die Ergebnisse der vorliegenden
      Arbeit konnten einige der publizierten Vorarbeiten zum Thema
      nicht bestätigen. So fand sich bei der Analyse der
      VH-Familiennutzung kein Hinweis auf eine
      Superantigen-ähnliche Aktivierung. Das Muster der im IgE
      Repertoire genutzten VH-Familien entsprach der
      Keimbahnverteilung dieser Gene, was sowohl bei IgE (56%), als
      auch bei IgM (55%) VH3 zur am häufigsten verwendeten Familie
      machte. Verglichen mit IgM (43 ± 9,8 bp) zeigten die
      IgE-Sequenzen (48 ± 13 bp) eine um 5 bp längere CDR-H3 (p
      &lt; 0,001). Die somatische Mutationsrate der IgE-Transkripte
      (72‰) war mehr als dreimal so hoch wie die der
      IgM-Transkripte (20‰) (p &lt; 0,001); dabei wurde keine
      einzige unmutierte IgE-Sequenz gefunden. Somit erscheint eine
      relevante Beteiligung von B1-Zellen bei der Entstehung dieser
      Antikörper unwahrscheinlich. Während bei nur 9% der
      IgM-Sequenzen eine signifikante Anhäufung von
      replacement-Mutationen in der klassischen
      Antigenbindungsstelle gefunden wurde, zeigten 29% der
      IgE-Transkripte Zeichen einer signifikanten Antigenselektion
      (p &lt; 0,001). Darüber hinaus waren die IgE-Transkripte
      klonal enger verwandt als die IgM-Transkripte: Die 281 unique
      IgM-Sequenzen gehörten zu 227 verschiedenen Zellklonen,
      während 473 unique IgE-Sequenzen nur 142 Klonen zugeordnet
      werden konnten. Auch dieser Befund spricht für eine
      zielgerichtete und oligoklonal geprägte Antwort des adaptiven
      Immunsystems. Zusammenfassend spiegelt das IgE-Repertoire im
      Blut von Kindern mit allergischem Asthma eine klassische,
      oligoklonale Immunantwort vom B2-Typ wider. Perspektivisch
      liefert die vorliegende Arbeit die erforderlichen Methoden
      und die Referenzdaten für eine Charakterisierung der
      Immunmechanismen bei therapeutischen Ansätzen mit dem Ziel,
      die IgE-Antwort zu modifizieren, wie z. B. der
      anti-IgE-Therapie mit monoklonalen Antikörpern oder der
      allergenspezifischen Immuntherapie.