Das EnzymGlutamat-Decarboxylase (GAD) katalysiert die Synthese des Neurotransmitters γ-Aminobuttersäure (GABA), es kommt in den 2 Isoenzymen GAD65 und GAD67 vor. Der Nachweis der Autoantikörper gegen das 65-kDa-Protein der Glutamat-Decarboxylase ist Bestandteil der Diagnostik des Insulin-abhängigen Diabetes mellitus. Eine weitere starke Assoziation besteht zu neurologischen Erkrankungen, u. a. dem Stiff-Person-Syndrom (früher: Stiff-Man-Syndrom) sowie Kleinhirnataxie und limbische Enzephalitis, selten auch in Kombination mit einem Tumor (paraneoplastisches Syndrom).
Funktion
Die durch GAD katalysierte Reaktion ist der einzige natürliche Weg zur Biosynthese der GABA, dem wichtigsten Neurotransmitter inhibitorischer Synapsen im ZNS. Die Isoformen GAD65 und GAD67 werden im ZNS entsprechend ausschließlich in GABAergen Neuronen exprimiert, GAD65 wird darüber hinaus auch in der Bauchspeicheldrüse gebildet.
Analytik
Im Rahmen der Diabetesdiagnostik lassen sich Autoantikörper gegen GAD durch indirekte Immunfluoreszenz (IIFT, Immunfluoreszenz, indirekte), Radioimmunoassay und Enzymimmunoassays (u. a. Enzyme-linked Immunosorbent Assay [ELISA], Chemilumineszenz-Immunoassay) bestimmen. Ein speziell konfigurierter ELISA, bei dem die Autoantikörper von Festphase-immobilisiertem GAD und markiertem GAD aus der flüssigen Phase umfangen werden, zeigt eine zu den gegenwärtig verwendeten radioaktiven Methoden vergleichbare Sensitivität (Sensitivität, diagnostische) und Spezifität (Spezifität, diagnostische). Der ELISA ist gut reproduzierbar, einfach durchzuführen und somit geeignet zur Untersuchung großer und kleiner Probenserien in der Routineanalytik. Der IIFT ist in diesem Fall weniger sensitiv als der Radioimmuntest oder der ELISA. Als Substrate werden Gewebeschnitte des Primatenpankreas und des Primatenkleinhirns eingesetzt (s. Abbildungen).
Mit positiven Seren werden die Pankreasinseln sehr feingranuliert zytoplasmatisch angefärbt. Dass Antikörper gegen Pankreasinseln bei Typ-I-Diabetes mellitus auch gegen die graue Substanz des Gehirns gerichtet sein können (gegen Glutamat-Decarboxylase, GAD), wurde unabhängig voneinander zuerst beschrieben von Baekkeskov et al. (1990) und von Stöcker et al. (1990). Die Fluoreszenz sowohl der Inselzellen als auch der grauen Substanz konnte durch eine Inkubation der Seren von Diabetikern mit homogenisiertem humanen Gyrus praecentralis neutralisiert werden. Einige Pankreasinsel-Antikörper-positive Seren von Patienten mit Diabetes mellitus reagieren nicht mit grauer Substanz. Bei diesen bringt die Vorinkubation mit dem Homogenat auch keine Reduktion des Antikörpertiters.
Pankreasgewebe und Primatenkleinhirn werden auch als IIFT-Substrate in der neurologischen Diagnostik eingesetzt: Die Körnerschicht des Kleinhirns zeigt eine (stärkere) „Leopardenfell-ähnliche“ Fluoreszenz, die Molekularschicht eine (schwächere) gleichmäßige, granuläre Fluoreszenz, unter Aussparung der Zellkerne. Es reagiert die graue Substanz auch aller anderen Regionen des zentralen Nervensystems. Weiterhin stehen GAD-transfizierte Zellen und Immunblot für den Nachweis von Anti-GAD65-Antikörpern in neurologischen Proben zur Verfügung.
Autoantikörper sind bei +4 °C bis zu 2 Wochen lang beständig, bei −20 °C über Monate und Jahre hinweg.
Diagnostische Wertigkeit
Im Zuge der Autoimmunreaktion kommt es beim Insulin-abhängigen Diabetes mellitus (IDDM) sehr früh zur Bildung von Autoantikörpern gegen verschiedene Inselzellantigene, deren Bestimmung für die Diagnose des Typ-I-Diabetes und dessen Prädiktion bei Verwandten ersten Grades von Diabetikern eine große Bedeutung erlangt hat: Autoantikörper gegen Glutamat-Decarboxylase (GAD65), Autoantikörper gegen Tyrosin-Phosphatase („insulinoma associated antigen“, IA2; Autoantikörper gegen Insulinoma-assoziiertes Antigen 2), Autoantikörper gegen Zinktransporter ZnT8, Autoantikörper gegen weitere zytoplasmatische Inselzellbestandteile und Insulin (Autoantikörper gegen Insulin). Einer oder mehrere dieser Autoantikörper sind bei fast allen Patienten zum Zeitpunkt der Diagnose des Typ-I-Diabetes nachweisbar. Autoantikörper gegen GAD65 werden bei 70–90 % der neu diagnostizierten Typ-I-Diabetiker gefunden, es bestehen aber Kreuzreaktionen (Kreuzreaktivität) mit GAD67. Vor Ausbruch der Erkrankung weisen Anti-GAD-Antikörper auf ein hohes individuelles Diabetesrisiko hin und gelten als Marker der sogenannten prädiabetischen Phase. Um ein Diabetesrisiko im individuellen Fall gut abschätzen zu können, sollte eine Kombination aller der oben genannten Diabetes-mellitus-relevanten Autoantikörper getestet werden. Ist einer der Parameter positiv, kann man versuchen, den Ausbruch eines Diabetes mellitus durch geeignete Maßnahmen zu verhindern: Immunsuppression oder Diabetikerdiät über mehrere Jahre (unbeschäftigte Pankreasinseln exponieren weniger Autoantigene; s. a. Autoantikörper gegen Pankreasinseln). Liegen Autoantikörper gegen Pankreasinseln oder deren Bestandteile vor, ist ein Diabetes mellitus in der Regel mit Insulin zu behandeln und nicht mit Insulin-stimulierenden Medikamenten, die den Autoimmunprozess durch verstärkte Antigenexpression nur anfachen würden.
Bezüglich einer besonderen Verlaufsform des Typ-I-Diabetes (LADA, latent insulinpflichtiger autoimmuner Diabetes im Erwachsenenalter) dient die Bestimmung der Autoantikörper gegen Pankreasinseln und deren Bestandteile außer zur Unterscheidung vom Typ-2-Diabetes auch als Vorhersagekriterium für eine sekundäre Insulinpflichtigkeit der Patienten.
Antikörper gegen GAD in Serum und Liquor sind des Weiteren bei 60–100 % der Patienten mit Stiff-Person-Syndrom (SPS), einer seltenen neurologischen Erkrankung mit progredienter Muskelrigidität, Spasmen und resultierenden Skelettdeformationen, oder dessen klinischen Varianten (Stiff-Limb-Syndrom; progressive Enzephalomyelitis mit Rigidität und Myoklonien) nachweisbar. Zu möglichen Begleitmanifestationen des Stiff-Person-Syndroms gehören Typ-1-Diabetes mellitus, Autoimmunthyreoiditis, Mammakarzinom, kleinzelliges Bronchialkarzinom und Kolonkarzinom. Auch bei Fällen von nicht paraneoplastischer limbischer Enzephalitis oder zerebellarer Ataxie können GAD-spezifische Antikörper auftreten. Das Risiko für ein paraneoplastisches neurologisches Syndrom steigt bei Anti-GAD-positiven Patienten ab einem Alter von 50 Jahren.
Literatur
Baekkeskov S, Aanstoot HJ, Christgau S, Reetz A, Solimena M, Cascalho M, Folli F, Richter-Olesen H, De Camilli P (1990) Identification of the 64K autoantigen in insulin-dependent diabetes as the GABA-synthesizing enzyme glutamic acid decarboxylase. Nature 347:151–156CrossRefPubMed
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