Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik
Autoren
W. Stöcker und W. Schlumberger

Autoantikörper gegen Doppelstrang-DNA

Autoantikörper gegen Doppelstrang-DNA
Synonym(e)
Doppelstrang-DNA-Antikörper; Anti-dsDNA-Antikörper; Anti-nDNA-Antikörper; Autoantikörper gegen dsDNA
Englischer Begriff
autoantibodies to dsDNA (double-stranded)
Definition
Bei Autoantikörpern gegen DNA werden grundsätzlich 2 Typen unterschieden: Antikörper gegen doppelsträngige, native DNA (Doppelstrang-DNA, dsDNA, nDNA) und Antikörper gegen einzelsträngige, denaturierte DNA (Einzelstrang-DNA, ssDNA). Antikörper gegen dsDNA reagieren mit Epitopen, die im Desoxyribosephosphatgerüst der DNA (außen) liegen. Dagegen binden sich Antikörper gegen ssDNA vorwiegend an Epitope aus dem Bereich der Purin- und Pyrimidinbasen.
Funktion – Pathophysiologie
Es ist weitgehend gesichert, dass Antikörper gegen Doppelstrang-DNA an der Pathogenese des systemischen Lupus erythematodes beteiligt sind: Im Verlauf der Erkrankung werden Immunkomplexe aus Doppelstrang-DNA und den entsprechenden Autoantikörpern unter anderem in den Kapillaren der Subkutis, der Niere und anderer Organe abgelagert. Hier führen sie über eine Aktivierung des Komplementsystems zu einer Gewebeschädigung.
Untersuchungsmaterial
Probenstabilität
Autoantikörper sind bei +4 °C bis zu 2 Wochen lang beständig, bei −20 °C über Monate und Jahre hinweg.
Analytik
Autoantikörper gegen dsDNA können mit indirekter Immunfluoreszenz (Immunfluoreszenz, indirekte), einem Enzymimmunoassay (Enzyme-linked Immunosorbent Assay [ELISA], Chemilumineszenz-Immunoassay [CLIA]) oder Radioimmunoassay (RIA) untersucht werden.
Standardsubstrat für die Immunfluoreszenz ist der Hämoflagellat Crithidia luciliae. Er besitzt ein dsDNA-haltiges Riesenmitochondrium (Kinetoplast), das außer dsDNA keine Antigene aufweist, die ansonsten auch im Zellkern vorkommen. Antikörper, die mit dem Kinetoplasten reagieren, sind daher ausschließlich gegen dsDNA gerichtet. Sie ergeben bei Crithidia luciliae eine homogene, zum Teil randbetonte Fluoreszenz des Kinetoplasten, wie die nachfolgende Abbildung zeigt.
Autoantikörper gegen Doppelstrang-DNA, indirekte Immunfluoreszenz mit Substrat Crithidia luciliae:
Eine Reaktion des Zellkerns wird nicht bewertet, die Fluoreszenz des Basalkörperchens der Geißel ist ohne Bedeutung. Autoantikörper gegen Einzelstrang-DNA können den Kinetoplasten nicht anfärben.
Bei HEp-2-Zellen zeigen Autoantikörper gegen dsDNA eine homogene Fluoreszenz der Zellkerne. Die kondensierten Chromosomen der mitotischen Zellen sind betont, die Umgebung der Chromosomen ist dunkel (vgl. nachfolgende Abbildung).
Autoantikörper gegen Doppelstrang-DNA, indirekte Immunfluoreszenz mit Substrat HEp2-Zellen:
Eine von manchen Autoren beschriebene periphere Fluoreszenz („rim“) beruht auf Artefakten des Substrats.
Bei Primatenleber ergibt sich ebenfalls eine homogene Fluoreszenz der Zellkerne, wie in der folgenden Abbildung zu erkennen ist:
Die Sensitivität beim Immunfluoreszenz-Nachweis der Antikörper gegen dsDNA ist mit Crithidia luciliae weitaus höher als mit HEp-2-Zellen oder Gefrierschnitten. Durch die höhere Antigendichte im Substrat können die Seren bei Crithidia luciliae um den Faktor 10 schwächer verdünnt werden als beim ANA-Standardansatz mit HEp-2-Zellen. Der Immunfluoreszenztest mit Crithidia luciliae ist sehr spezifisch für den systemischen Lupus erythematodes (SLE): Antikörpertiter ≥1:10 sind bei Vorliegen der entsprechenden Symptome ein Beweis für die Erkrankung. Allerdings ist die Sensitivität des Immunfluoreszenztests nicht so hoch wie bei anderen Testverfahren, wie z.B. Enzymimmunoassays. Für die ELISA und RIA wird als Testsubstrat biochemisch aufgearbeitete dsDNA eingesetzt. Beideren Präparation können artifiziell Epitope aus dem Inneren der DNA freigelegt werden, wodurch es gelegentlich zu unspezifisch positiven Reaktionen durch Antikörper gegen ssDNA kommen kann. Die Spezifität der Testsysteme hängt deshalb entscheidend von einer schonenden Präparation der eingesetzten dsDNA ab, und eukaryontisch exprimierte DNA neigt weniger zu unspezifischen Reaktionen als bakteriell exprimierte DNA. Bei der Herstellung der ELISA ist es eine große Herausforderung, die isolierte dsDNA an die Oberfläche der Reagenzgefäße zu koppeln. Als Linkersubstanzen setzt man vorwiegend Poly-L-Lysin und Protaminsulfat ein, die aber oft Anlass zu falsch positiven Reaktionen geben. Ein ausgeprägtes Adhäsionsvermögen besitzen auch Nukleosomen, was man ohne Spezifitätsverlust für die Beschichtung von Oberflächen mit DNA ausnutzen kann, da Nukleosomen ebenfalls ein exklusives Zielantigen der Autoantikörper bei SLE darstellen. In einem SLE-Kollektiv von Biesen et al. (2008) wurde für ein entsprechendes ELISA-Testsystem bei einer Spezifität von 98,15 % eine Sensitivität von 66,7 % ermittelt (Anti-dsDNA-RIA nach Farr: 55,6 %; konventioneller Anti-dsDNA-ELISA: 41,5 %).
Internationale Einheit
Die in ELISA, CLIA und RIA verwendeten Standards wurden meist mit dem internationalen Referenzserum Wo/80 der World Health Organisation (WHO) kalibriert, das aber nicht mehr zur Verfügung steht. Eine testunabhängige Standardisierung der Ergebnisse war dadurch allerdings auch nicht zu erreichen, da zahlreiche weitere Einflussgrößen bei der Ergebnisfindung eine Rolle spielen. Dies spiegelt sich in der Tatsache wider, dass die von verschiedenen Herstellern empfohlenen Grenzwerte stark variieren.
Referenzbereich – Erwachsene
Negativ.
Referenzbereich – Kinder
Negativ.
Indikation
Serologische Diagnostik des systemischen Lupus erythematodes.
Diagnostische Wertigkeit
Autoantikörper gegen dsDNA findet man ausschließlich beim systemischen Lupus erythematodes, und zwar je nach Untersuchungsmethode und Krankheitsaktivität in 60–90 % der Fälle.
Wegen ihrer hohen Spezifität gehört das Vorliegen der Anti-dsDNA-Antikörper zu den wichtigsten Kriterien für die Diagnose eines SLE. Gesund erscheinende Probanden mit Antikörpern gegen dsDNA entwickeln in 85 % der Fälle diese Krankheit innerhalb von 5 Jahren nach der Untersuchung. Weil die Konzentration des Antikörpers mit der Aktivität korreliert, eignen sich Titerbestimmungen zur Kontrolle der Therapie. Allerdings lässt sich ein systemischer Lupus erythematodes nicht ausschließen, wenn keine Anti-dsDNA-Antikörper nachweisbar sind.
Neben Autoantikörpern gegen dsDNA sollten bei Verdacht auf einen SLE auch Autoantikörper gegen Nukleosomen, Autoantikörper gegen Sm, Autoantikörper gegen SS-A, Autoantikörper gegen ribosomale Phosphoproteine, Autoantikörper gegen Cardiolipin und Autoantikörper gegen β2-Glykoprotein I untersucht werden, einer oder mehrere dieser Antikörper werden bei über 90 % der Fälle mit aktivem SLE gefunden.
Literatur
Biesen R, Dähnrich C, Rosemann A, Barkhudarova F, Rose T, Jakob O, Bruns A, Backhaus M, Stöcker W, Burmester G-R, Schlumberger W, Egerer K, Hiepe F (2008) Anti-dsDNA-NcX ELISA: dsDNA-loaded nucleosomes improve diagnosis and monitoring of disease activity in systemic lupus erythematosus. Arthritis Res Ther 13(1):R26CrossRef
Isenberg D, Smeenk R (2002) Clinical laboratory assays for measuring anti-dsDNA antibodies. Where are we now? Lupus 11:797–800CrossRefPubMed