Der Systemische Lupus Erythematosus (SLE) ist eine polyklonale Auto­immunerkrankung, die sich u. a. gegen multiple Zellkernantigene richtet (Rahman A, N Engl J Med 258:929-939, 2008). Verschiedene Konzepte versuchen die Immunopathologie des Lupus zu erklären, denn Lupus basiert nicht auf einer einzigen identifizierbaren Ursache. Vielmehr ist SLE ein klinisches Syndrom, das durch unterschiedliche Kombinationen aus genetischen und Umweltfaktoren entstehen kann. Genomweite Assozia­tionsstudien an großen Kohorten von SLE-Patienten haben bekannte genetische SLE-Risikogene bestätigt und etliche neue identifiziert (Moser K,
Genes Immun 10:373-379, 2009; Gaffney PM, Proc Natl Acad Sci USA 95: 14875-14882, 1998). Im Folgenden werden prädisponierende Genvarianten mit neuen Erkenntnissen zur Bedeutung des angeborenen Immunsys­tems beim SLE und der Lupusnephritis kombiniert und das „pseudo- antivirale“ pathogenetische Konzept des SLE vorgestellt. Dieses neue Krankheitsmodell basiert auf drei wesentlichen Mechanismen:  

1.     Genetische Polymorphismen behindern die Mechanismen, die üblicherweise die immunostimulatorischen Effekte endogener Nukleinsäuren maskieren oder verhindern.
 
2.     Wenn Chromatin oder Ribonukleoproteinkomplexe virale Nukleinsäure- Erkennungsrezeptoren auf Antigen-präsentierenden Zellen aktivieren können, führt dies zu einer „antiviralen“ Immunantwort, wie der Ausschüttung von Zytokinen, Interferon-alpha/beta und zur Lymphozytenaktivierung.

3.     Die Partikelstruktur von Histonen, Ribonukleoproteinen oder Immunkomplexen ähnelt der von viralen Partikeln und da alle diese Partikel immunostimulatorische Nukleinsäuren enthalten, führen sie zu einer potenten Aktivierung Antigen-spezifischer Lymphozyten incl. der Produktion von RNA- und DNA-Autoantikörpern.

Diese Übersicht stellt die vorhandenen Daten vor, beleuchtet offene Fragen und stellt neue Therapieansätze für die Behandlung der Lupusnephritis in Aussicht.
 
Erkennung viraler Nukleinsäuren durch Rezeptoren des angeborenen Immunsystems
In den letzten 10 Jahren hat sich unser Verständnis von Antigen-unabhängiger Immunaktivierung grundlegend verändert. Die Entdeckung der Toll-like-Rezeptoren, der RIG-like-Helikasen, der Nod-like-Rezeptoren und des Inflammasoms haben sich als Vor­- aussetzung für viele bislang unerklärte Immunphänomene herausgestellt. Virale Nukleinsäuren werden in intrazellulären Endosomen durch die Nukleinsäure-spezifischen Toll-like- Rezeptoren TLR3 (dsRNA), TLR7/8 (ssRNA) und TLR9 (CpG-DNA) erkannt. TLR7/8/9 sind jedoch nur in bestimmten dendritischen Zellen und B-Zellen exprimiert (Takeuchi O, Immunol Rev 227:75-83, 2009). Hingegen kommen TLR3 sowie die zytosolischen RIG-like-Helikasen (ss/ dsRNA) in nahezu allen Zellarten vor. Mutationen in jedem dieser Rezeptoren führten zu unzureichender Immunabwehr gegen bestimmte Virusinfektionen, vor allem, weil die für die antivirale Immunabwehr bedeutsame Induktion von Interferon-alpha und -beta (Typ I Interferone) ausbleibt. Jede Region unseres Körpers ist also in der Lage, das Eindringen von Viren und die massenhafte Multiplikation von Virionen mittels Nukleinsäure-spezifischer Sensoren in Endosomen und dem Zytosol zu erkennen und sofort antivirale Abwehrmechanismen zu initiieren. Die viralen Nukleinsäuren dienen hierbei als molekulares Muster, das es von eigenen Nukleinsäuren zu unterscheiden gilt. Da Nukleinsäuren evolutionär hochkonserviert sind, ist die Selbst-Fremd-Unterscheidung problematisch. Tatsächlich hat die Evolution schon frühzeitig multiple Strategien entwickelt, um Immunaktivierung durch endogene Nukleinsäuren zu vermeiden.

Genetische SLE-Risikofaktoren kompromittieren oftmals die Mechanismen, die üblicherweise die Immunaktivierung durch endogene Nukleinsäuren verhindern
Mechanismen, die die Immunaktivierung durch endogene Nukleinsäuren verhindern, sind in Tab. 1 aufgeführt, allen voran deren Konzentration im Zellkern, ein Nukleinsäure- Rezeptorfreies Kompartiment. Epigenetische Modifikationen, wie Methylierung von Cytosinen unterscheidet Wirbeltier-Nukleinsäuren von denen von Bakterien und Viren (Kariko K, Immunity 23; 165-173, 2005), denn denen fehlt das Enzym Methyltransferase. Methylierung blockiert fast vollständig die TLR9-Aktivierung durch CpG-DNA und die TLR7/8-Aktivierung durch RNA. Tatsächlich können die beiden Methyltransferaseinhibitoren Procainamid und Hydralazin einen SLE auslösen. Epigenetische Veränderungen gehen jedoch auch während der DNA/RNA- Degradation beim Zelltod verloren. Im Prinzip kein Problem, denn apoptotischer Zelltod verhindert die Freisetzung immunaktiver Nukleinsäuren, sofern die Markierung (Opsonisierung) apoptotischer Zellen für eine rasche Phagozytose durch Makrophagen reibungslos funktioniert. Tatsächlich sind genetisch-bedingte Apoptosedefekte oder der Mangel an den Opsoninen SAP, CRP oder Komplement C1q, C3, C4 jeweils bei Maus und Mensch mit SLE assoziiert (Strasser A, Immunity 30:180-185, 2009). Auch wenn die phagozytierten Zellkerne intrazellulär nicht durch DNAse II abgebaut werden können, kommt es zum SLE, das Gleiche gilt für den extrazellulären DNA-Abbau via DNAse I (Nagata, S, Immunol Rev 220:237-245, 2007), wenn Chromatin aus primär oder sekundär nekrotischen Zellen freigesetzt wird (Napirei M, Nat Genet 25:177-185, 2000; Yasumoto K, Nat Genet 28: 313-320, 2001). Das bedeutet, dass bekannte genetische SLE-Risikofaktoren verhindern, dass Nukleinsäuren ohne Kontakt mit dem Immunsystem abgebaut werden. Die Lehrbücher verweisen hier immer noch auf die Bedeutung von DNA als Autoantigen. Dennoch unterstützen inzwischen etliche Daten die immunstimulatorischen Effekte endogener Nukleinsäuren beim SLE.

Endogene RNA/DNA fördern SLE via virale Nukleinsäure-Erkennungsrezeptoren
Das „Pseudo-antivirale“ Konzept des Lupus basiert zum großen Teil auf Daten, die zeigen, dass Chromatin und Ribonukleoproteine Immunantworten über virale Nukleinsäure- Erkennungsrezeptoren aktivieren (Marshak-Rothstein A, Annu Rev Immunol 25: 419-444, 2007). Die überzeugendsten Daten hierzu betreffen endogene RNAs, die den TLR7/MyD88-Pathway aktivieren (Übersicht unter Anders HJ, Eur J Immunol 38:1795-1799, 2008). TLR7-Aktivierung ist ausreichend, um die Immunopathologie chronisch viraler Infektionen zu verursachen, und kann durch das Lupus­antigen U1snRNP ausgelöst werden (Savarese E, Blood 107:3229-3235, 2006). RNA-Immunkomplexe aktivieren B-Zellen zur Produktion von Lupusautoantikörpern und TLR7- Defizienz reduziert SLE und Lupusnephritis in verschiedenen SLE-Modellen (Christensen SR, Immunity 25: 417-425, 2006). In-vitro Studien legen ähnliche Effekte für TLR9 bei der Erkennung hypomethylierter CpG-DNA bei der Aktivierung von B-Zellen und dendritischen Zellen nahe (Means TK, J Clin Invest 115: 407-415, 2005). Dennoch entwickeln TLR9-defiziente Lupusmäuse eher einen stärkeren Phänotyp (Christensen SR, Immunity 25:417-425, 2006). Warum dann jedoch TLR9-Blockade mit spezifischen TLR9-Antagonisten positive Therapieffekte hat, ist immer noch unklar (Lenert O, Arthritis Res Ther; 11:R79-R85, 2009; Dong L, Arthritis Rheum 52:651-660, 2005; Pawar RD, J Am Soc Nephrol 18:1721-1732, 2007). Auch ob endogene Nukleinsäuren die zytosolischen Virusrezeptoren aktivieren, ist noch nicht untersucht.

Typ I-Interferone und Lupus
Interferon-alpha und -beta sind Schlüsselzytokine in der antiviralen Immunabwehr, weil sie die Expression mehrerer hundert Gene regulieren, die für die Virusbekämpfung bedeutsam sind. Die klinische Lupusforschung hat Typ I-Interferon bereits seit langem als mit der Krankheitsaktivität korrelierend identifiziert (Theofilopoulos AN, Annu Rev Immunol; 23: 307-330, 2005). Genarray-Studien haben die vermehrte Expression Interferon-anhängiger Gene in Blutleukozyten von Patienten mit aktivem SLE nachgewiesen und als Interfe­ronsignatur bezeichnet (Han GM, Genes Immun 4:177-188, 2003). Die zentrale Rolle von Interferonen beim SLE und bei Virusinfektionen erklärt wohl auch deren überlappende klinische Manifestationen (Fieber, Arthralgien, Myalgien, …), wie sie auch als Nebeneffekte einer Interferon-Therapie auftreten (Theofilopoulos AN, Annu Rev Immunol 23:307-330, 2005). Dementsprechend bleiben bei IFNA-Rezeptor-defizienten Lupusmäusen Autoantikörperproduktion und SLE-Manifestationen aus (Santiago-Raber ML, J Exp Med 197:777-783, 2003). Auch hier gibt es jedoch z. T. widersprüchliche Daten (Schwarting A, J Am Soc Nephrol 16:3262-3270, 2005).
Typ I-Interferone scheinen auch wichtige Mediatoren der intrarenalen Entzündungsprozesse bei der Lupusnephritis zu sein. Interessanterweise treten die bei der Interferon-α-Therapie typischen intrazellulären Tubuloretikular-Strukturen (oder Einschlüsse) sonst nur bei viraler Glomerulitis, wie etwa der HIV-Nephropathie, und der Lupusnephritis auf (Rich SA, Science; 213:772-774, 1981). Tatsächlich dienen tubuloretikuläre Einschlüsse als ultrastrukturelles Kriterium, um die Lupusnephritis von anderen Formen der Immunkomplexglomerulonephritis zu unterscheiden (Yang AH, Nephrol Dial Transplant; 24:3419-3425, 2009).

Entsprechend bestätigen Genarray- Studien von glomerulären Nierenbiop­sieisolaten von Mäusen und Menschen mit Lupusnephritis die intrarenale, schon aus Blutleukozyten bekannte Induktion Interferon-abhängiger Gene (Rozzo SJ, Immunity 15:435-444, 2001). Kürzlich konnten wir in mehreren Arbeiten zeigen, dass auch glomeruläres Endothel und Mesangialzellen große Mengen Typ I-Interferon und proinflammatorische Zytokine produzieren, sofern immunstimulatorische Nukleinsäuren ins Zytosol gelangen (Flür K, Am J Pathol 175:2014-2022, 2009; Allam R, J Am Soc Nephrol 20:1986-1996, 2009; Hägele H, Am J Pathol 175:1896-1894, 2009). Genarray-Experimente ergaben, dass zytosolische RNA- and DNA-Erkennung ein nahezu identisches Set „antiviraler“ Gene in Mesangialzellen induziert (Allam R, J Am Soc Nephrol 20: 1986-1996, 2009).
Chromatin und RNA-Partikel (oder Immunkomplexe) können demnach eine virale Infektion imitieren und eine „Pseudo-antivirale“ Immunantwort sowohl in Antigen-präsentierenden Zellen wie in renalen Parenchymzellen initiieren.

Chromatin und RNA-Partikel induzieren Antigen-spezifische Immunantworten
Antigen-spezifische Immunantworten führen zu langlebigen Plasmazell- und T-Zellklonen, die vor erneuter Infektion mit gleichen Viren schützen. Ebenso potente Immunisierung gegen Autoantigene führt dementsprechend ggfs zu einer chronischen Autoimmunerkrankung, vor allem wenn die Autoantigene ubiquitär vorliegen. Wir dürfen annehmen, dass die Evolution unser Immunsystem auf eine höchst effiziente Viruserkennung mit Expansion Virusantigen-spezifischer B- und T-Zellklone „getrimmt“ hat. Die Nanopartikelstruktur von Viren als einen Komplex aus immunostimulatorischen viralen Nukleinsäuren und viralen Proteinantigenen könnte eine Erklärung dafür bieten, warum bestimmte Lupusautoantikörper häufiger auftreten als andere. Wie Viren haben auch Nukleosomen oder Ribonukleoproteinkomplexe Partikelstrukturen, die aus immunostimulatorischen Nukleinsäuren und Proteinen bestehen. Interessanterweise bilden TLR9-defiziente Lupusmäuse keine Nukleosom-Autoantikörper, aber immer noch RNA-Autoantikörper (Christensen SR, Immunity 25:417-425, 2006). Hingegen bilden TLR7-defiziente Lupusmäuse keine Autoantikörper gegen U1snRNP oder das Smith-Antigen, aber immer noch gegen dsDNA und Nukleosomen (Christensen SR, Immunity 25:417-425, 2006; Savarese E, Arthritis Rheum 58:1107-1119, 2008). Diese Befunde unterstreichen die Bedeutung von viralen RNA- oder DNA-Erkennungsrezeptoren für die Ausbildung von RNA- und DNA-Autoantikörper. Diese Daten ergänzen die pathogenetischen Konzepte des SLE, aber lassen sich hieraus auch neue therapeutische Aspekte ableiten?

Was bietet das „pseudo-antivirale“ Konzept für die Therapie der Lupusnephritis?
Sowohl die therapeutische Blockade von TLR7 als auch die von TLR9 mit spezifischen inhibitorischen DNA- Oligonukleotiden konnten wir bei der experimentellen Lupusnephritis als effektiv nachweisen (Patole PS, J Am Soc Nephrol 16:3273-3280, 2005; Pawar RD, J Am Soc Nephrol 18:1721-1730, 2007). Auch die kombinierte TLR7/TLR9-Blockade ist effektiv, zeigt jedoch keine additiven Effekte gegenüber der Einzelblockade (Pawar RD, J Am Soc Nephrol 18:1721-1730, 2007; Barrat FJ, Eur J Immuno 37: 3582-3590, 2007).

Ein zweiter Ansatz sind spezifische Antagonisten gegen Typ I-Interfe­rone. Eine erste Phase-I-Studie berichtet, dass mit einem Interferon-α-spezifischen monoklonalen Antikörper behandelte SLE-Patienten eine Dosis-abhängige Reduktion der Überexpression von Interferon-abhängigen Genen in Blutleukozyten und in Hautbiopsien aufwiesen (Yao Y, Arthri­tis Rheum 60:1785-1793, 2009). Die Zukunft wird zeigen, ob wir SLE und Lupusnephritis demnächst mit Anti-Interferon-α behandeln werden, wie wir das inzwischen bei der rheumatoiden Arthritis mit Anti-TNF gewohnt sind. Bis dahin bietet das neue „pseudo antivirale“ Konzept des SLE mindestens eine neue Sichtweise der SLE- Pathogenese, die sich nicht wie bisher von den Antigen-Eigenschaften endogener Nukleinsäuren ableitet, sondern von deren immunostimulatorischem Potenzial. Dementsprechend entstehen SLE und Lupusnephritis aufgrund genetischer Varianten, die es endogenen Nukleinsäuren gestatten, virale Nukleinsäure-Erkennungsrezeptoren zu aktivieren.

PD Dr. Hans-Joachim Anders
Medizinische Poliklinik
Universität München
hjanders@med.uni-muenchen.de