Anti-Phospholipid-Antikörper zielen primär entweder auf β2-Glykoprotein I oder Prothrombin: Gibt es eine Rolle für Phospholipid?
Es hat sich allgemein durchgesetzt, dass das lipidbindende gerinnungshemmende Protein β2-Glykoprotein I (Apolipoprotein H) für die Bindung vieler Anti-Phospholipid-Antikörper in einem in vitro-ELISA-Test notwendig ist. Es scheint nun, dass zumindest ein signifikanter Anteil der Patienten APLA hat, die direkt an Epitope auf β2-Glykoprotein I binden, obwohl umstritten bleibt, ob dies ein universelles Phänomen ist. Bei den Autoantikörpern gegen β2-Glykoprotein I handelt es sich in der Regel um monoreaktive Antikörper mit niedriger Affinität, die für dieses Molekül auch in Abwesenheit von Phospholipid spezifisch sind, solange eine negativ geladene Umgebung vorhanden ist. Anti-β2-Glykoprotein I-Antikörper sind außerdem auf Epitope gerichtet, die bei verschiedenen Spezies erhalten geblieben sind und daher eine gewisse funktionelle Bedeutung haben können. In einer Studie wurde eine gute Korrelation zwischen Anti-Kardiolipin-Antikörpern und Anti-β2-Glykoprotein-I-Antikörpern, der Assoziation mit der leichten Kette und der IgG-Subklasse nachgewiesen, was darauf hindeutet, dass mit beiden Tests weitgehend die gleichen Antikörper gemessen werden.
Ein weiteres häufiges Proteinantigen für Anti-Phospholipid-Antikörper ist Prothrombin . Antikörper gegen Prothrombin sind möglicherweise für eine stärkere gerinnungshemmende Wirkung des Lupus verantwortlich als Antikörper gegen β2-Glykoprotein I . Die tatsächliche Prävalenz von Antikörpern gegen die anderen in Tabelle 1 aufgeführten lipidbindenden Proteine muss noch ermittelt werden. In einer Studie mit 22 Patienten mit thrombotischer Vorgeschichte und IgG-Anti-Phospholipid-Antikörpern wurden bei allen 22 Patienten hohe Konzentrationen von Anti-β2-Glykoprotein I, bei 11 Patienten (50 %) Anti-Prothrombin-Antikörper, bei 12 Patienten Anti-Protein S-Antikörper und bei 4 Patienten Anti-Protein C-Antikörper festgestellt.
Antikörper, die an β2-Glykoprotein I binden, scheinen wie Lupus-Antikoagulanzien besser mit der Morbidität beim Antiphospholipid-Syndrom zu korrelieren als das allgemeine Spektrum der Anti-Phospholipid-Antikörper . In mindestens einer Studie korrelierte Anti-β2-Glykoprotein I besser mit der Morbidität als Antiprothrombin-Antikörper, obwohl in einer anderen Studie mit 139 Patienten sowohl Anti-β2-Glykoprotein I als auch Antiprothrombin-Antikörper signifikant mit der Entwicklung einer tiefen Venenthrombose assoziiert waren (p = 0.009 für beide).
β2-Glykoprotein I kann mehrere gerinnungshemmende Funktionen haben, so dass es ein besonders wahrscheinlicher Kandidat für die Bereitstellung funktioneller Epitope für pathologische Anti-Phospholipid-Antikörper zu sein scheint. So hat sich beispielsweise gezeigt, dass β2-Glykoprotein I die Kontaktaktivierung des intrinsischen Blutgerinnungsweges , die Prothrombinasereaktion und die Lipoproteinlipase-induzierte Faktor XII-Aktivierung hemmt. β2-Glykoprotein I ist möglicherweise auch an den Interaktionen zwischen Monozyten und Endothelien beteiligt. In einem Bericht wurde vermutet, dass β2-Glykoprotein I die gerinnungshemmende Aktivität von aktiviertem Protein C neutralisiert, obwohl Hinweise aus unserem Labor und von anderen das Gegenteil nahelegen: dass es die Hemmung des Protein-C-Kofaktors Protein S beeinträchtigt, der in diesem System als zusätzlicher gerinnungshemmender Kofaktor dient .
Angesichts der zunehmenden Beweise, dass pathologische Antiphospholipid-Antikörper gegen Epitope auf β2-Glykoprotein I und möglicherweise andere lipidbindende Proteine gerichtet sind, sind Phospholipide beim Antiphospholipid-Syndrom also irrelevant? Die Antwort lautet eindeutig nein, da einzigartige Phospholipidumgebungen eine kritische Modulation von Proteinstrukturen bewirken können, von denen gerinnungshemmende Funktionen und/oder Antikörperbindungen abhängen. Roubey et al. haben gezeigt, dass β2-Glykoprotein I-abhängige Anti-Phospholipid-Antikörper Antikörper mit niedriger Affinität sind, die eine bivalente Bindung an dicht gepacktes β2-Glykoprotein I benötigen, um einen optimalen Nachweis in einem ELISA zu erreichen. Die Bindung dieser Antikörper an β2-Glykoprotein I in der flüssigen Phase ist relativ gering, während die Bindung deutlich besser ist, wenn β2-Glykoprotein I an Phospholipidmizellen gebunden ist. Tatsächlich hängen Assays, die Autoantikörper-Interaktionen mit β2-Glykoprotein I in Abwesenheit von Phospholipid nachweisen, von der Verwendung von γ-bestrahlten Polystyrolplatten ab, die wie Phospholipid eine negativ geladene Hintergrundoberfläche für das Antigen bilden. Da im Gefäßsystem kein γ-bestrahlter Kunststoff vorhanden ist, kann argumentiert werden, dass der Standard-Anticardiolipin-Test, bei dem β2-Glykoprotein I mit Phospholipid komplexiert wird, einen sehr ähnlichen und physiologischeren Test für diese Autoantikörper liefern kann als der β2-Glykoprotein I-spezifische Test. Eine ähnliche Abhängigkeit von Phospholipid oder negativ geladenem Polystyrol wurde beim Nachweis von Antikörpern mit Spezifität für Prothrombin beschrieben.
Weitere Belege für die Phospholipid-Abhängigkeit von β2-Glykoprotein I-Antikörpern wurden von Hunt und Krilis erbracht, die eine verkürzte Form von β2-Glykoprotein I identifizierten, die an Lys317/Thr318, einer potenziellen Thrombin-Spaltstelle, abgeschnitten war. Es wurde festgestellt, dass Autoantikörper von Patienten mit Autoimmunkrankheiten mit diesem verkürzten Protein nicht reagieren und nicht an Cardiolipin haften. Anschließend identifizierte dieselbe Gruppe eine Region in der fünften Domäne von β2-Glykoprotein I, die sowohl die Phospholipid-Bindungsstelle als auch eine Region enthält, die von Anti-Cardiolipin-Antikörpern erkannt wird.
Phospholipide können bei der Erkennung von Autoantikörpern, die für lipidbindende Proteine spezifisch sind, auf zwei Arten eine entscheidende Rolle spielen: entweder durch Veränderung der Umgebung, um eine erhöhte Antigendichte zu ermöglichen, oder durch Veränderung des Antigens, um eine günstige Konformation für die Antikörperbindung zu fördern. Im ersten Fall kann die verbesserte Erkennung von Antikörpern in einer Phospholipid-Umgebung mit der Pathogenität des Antikörpers zusammenhängen oder auch nicht. Im zweiten Fall scheint es wahrscheinlicher, dass die Konformation, die für pathologische Antikörper ausgewählt wird, mit einer wichtigen funktionellen Konformation des Moleküls zusammenhängt.
Roubey et al. haben gezeigt, dass der verbesserte Nachweis von Antikörpern gegen β2-Glykoprotein I unter Verwendung von oxidierten Polystyrolplatten mit einer erhöhten Dichte von β2-Glykoprotein I zusammenhängt, das sich anscheinend effizienter auf einer negativ geladenen Oberfläche anlagert und eine bessere Vorlage für bivalente Antikörperinteraktionen bietet. In ähnlichen Studien mit Prothrombin fanden Galli et al. einen erhöhten Nachweis von Antikörpern gegen Prothrombin, wenn der Hintergrund Phosphatidylserin anstelle von oxidiertem Kunststoff war, und in diesem Fall schien der Unterschied nicht auf eine erhöhte Antigendichte zurückzuführen zu sein. Pierangeli et al. haben außerdem beobachtet, dass Phospholipide für die gerinnungshemmende Funktion von Anti-Prothrombin-Antikörpern bei Lupus entscheidend sein können.
Die molekularen Studien von Ichikawa und Mitarbeitern legen nahe, dass β2-Glykoprotein I in Gegenwart von Phospholipid ein ansonsten kryptisches Epitop freilegt. Zusätzliche Beweise für eine Phospholipid-induzierte Modulation der β2-Glykoprotein I-Konformation wurden durch spektroskopische Studien erbracht. Cardiolipin, das sowohl in wasserfreier als auch in wässriger Umgebung ein hexagonales Kristallgitter bildet, und β2-Glykoprotein I, das in seiner gereinigten Form zu 46 % eine β-Faltblattstruktur aufweist, werden beide deutlich verändert, wenn sie aneinander gebunden sind. Im Fall von β2-Glykoprotein I nimmt die β-Faltblattstruktur von 46 auf 23 % ab.
Es scheint also offensichtlich, dass Phospholipide für die Wechselwirkungen zwischen gerinnungshemmenden Proteinen und Autoantikörpern eine wesentliche Rolle spielen, indem sie die Oberflächendichte zumindest einiger dieser Proteine verankern und erhöhen und ihre Konformation in einer Weise verändern, die sowohl für ihre hämostatischen oder gerinnungshemmenden Funktionen als auch für die Fähigkeit pathologischer Antikörper, sie zu binden, wichtig sein kann. Daraus folgt, dass unterschiedliche Phospholipidmembran-Umgebungen, die durch verschiedene Krankheitszustände oder Grade der Immunaktivierung entstehen, tiefgreifende Auswirkungen auf die Pathogenität von Anti-Phospholipid-Antikörpern haben könnten. So könnten beispielsweise die Struktur und Länge der Fettsäureketten in Phospholipiden eine entscheidende Rolle bei der Bindung von Humanseren in einem Antiphospholipid-ELISA spielen, wobei Autoantikörper bevorzugt an C18:1-Phosphatidlyglycerin binden, und Anti-Phospholipid-Antikörper könnten eine erhöhte Affinität für Lysophosphatidylethanolamin im Gegensatz zu Phosphatidylethanolamin aufweisen. Eine umfangreiche Literatur, die auf die Komplexität der Phospholipid-Präferenzen klinischer Seren mit Anti-Phospholipid-Antikörpern hindeutet, muss noch mit der sich entwickelnden Erkenntnis verknüpft werden, dass viele, wenn nicht sogar die meisten dieser Antikörper spezifische lipidbindende Proteine im Zusammenhang mit diesen Phospholipid-Spezifitäten erkennen. Wie von Rauch und Janoff untersucht, deuten vorläufige Daten darauf hin, dass Kininogene die Bindung von Antikörpern an Phosphatidylethanolamin vermitteln, dass Prothrombin und/oder Annexin V die Ziele von Anti-Phosphatidylserin-Antikörpern sein können und dass Erythrozyten-bindende Antikörper ein komplexes Antigen erkennen können, das Phosphatidylcholin beinhaltet.
Anionische Phospholipide, der häufigste günstige Hintergrund für die Bindung von Antiphospholipid-Seren, sind normalerweise auf der extrazellulären Oberfläche von Zellmembranen nicht vorhanden, verteilen sich aber entweder während der Zellaktivierung oder in den frühen Stadien des programmierten Zelltods (Apoptose) von den inneren zu den äußeren Blättern um. Es wurde festgestellt, dass Anti-Phospholipid-Antikörper spezifisch an apoptotische, aber nicht an lebensfähige Thymozyten in einer β2-Glykoprotein I-abhängigen Weise binden. Darüber hinaus wird angenommen, dass die exponierten negativ geladenen Phospholipide, wie z. B. Phosphatidylserin, starke Oberflächen-Prokoagulantien sind, ein Phänomen, das durch das Phosphatidylserin-bindende Protein Annexin V verbessert wird, das direkt an die äußere Oberfläche apoptotischer Blasen gebunden wurde.
Die Ergebnisse legen nahe, dass die Kontroverse darüber, ob Anti-Phospholipid-Antikörper nur Phospholipid-bindende Proteine erkennen oder manchmal nur an Phospholipid oder ein komplexes Antigen binden, unbegründet sein könnte. In vivo sind gerinnungsregulierende Proteine eng mit Phospholipiden assoziiert und können bei hämostatischen Vorgängen in einen engen Komplex eingebunden sein. Heterogene Antikörper, die entweder auf Phospholipide oder auf die benachbarten Kofaktorproteine abzielen, können die Rolle beider bei der Gerinnung beeinträchtigen.