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Zusammenfassung:
ZUSAMMENFASSUNG Hintergrund: Das primäre und sekundäre Immunglobulinrepertoire bilden eine bedeutende Grundlage der Pathogenbekämpfung im Wirbeltier. Das Mukosa-assoziierte lymphatische Gewebe stellt hierbei die erste Front des humoralen Immunsystems gegen invasive Infektionen dar. An der Mukosa überwiegt das Immunglobulin A, welches sowohl in das Plasma als auch auf die Schleimhaut sezerniert werden kann. Eine Differenzierung der B-Lymphozyten zu Plasma- und Gedächtniszellen gewährleistet bei erneuter Infektion mit dem gleichen Pathogen eine viel schnellere und effektivere Immunantwort. Fragestellung: Unklar sind grundlegende Fragen zur Entwicklung der B-Zell- bzw. Antikörper-Repertoires im darmassoziierten lymphatischen Gewebe (gut-associated lymphoid tissue: (GALT): Welchem Selektionsdruck unterliegt das B-Zell-Repertoire während des Klassenwechsels zu IgA? Weiterhin ist nicht bekannt, nach welchen Kriterien Lymphozyten in den Pool der IgA-bildenden Gedächtnis- und Plasmazellen rekrutiert werden. In dieser Arbeit haben wir die Hypothese geprüft, dass IgA-bildende Subpopulationen der Gedächtnis- und Plasmazellen nicht zufällig, sondern aufgrund ihrer Antigen-Bindungseigenschaften rekrutiert werden. Methoden: Wir haben mittels Durchflusszytometrie Plasma- und Gedächtniszellen aus Peyerschen Plaques adulter BALB/C Wildtyp-Mäuse separiert und mittels Reverse Transkriptase-PCR selektiv IgM- und IgA-Transkripte der schweren Immunglobulin-Ketten amplifiziert und kloniert. Die so gewonnenen Transkripte wurden sequenziert und mittels Datenbankanalyse (Alignment mittels IMGT VQuest) ausgewertet. Ergebnisse: Es wurden insgesamt 413 Immunglobulinsequenzen in vier unabhängigen Experimenten erhoben, von denen sich 323 (78%) als nicht-redundante Transkripte erwiesen. Immunglobulin A-Sequenzen der Gedächtnis- und Plasmazellen wiesen mit 74% bzw. 72% eine signifikant niedrigere klonale Diversität auf als Immunglobuline der Klasse M (94%; jeweils p<0,01). Immunglobulin A-Sequenzen der Gedächtnis- und Plasmazellen enthielten mehr somatische Mutationen (37‰ bzw. 35‰) als IgM-Sequenzen (14‰, p<0,01). Bei IgA-Sequenzen aus Gedächtniszellen waren weniger zufällige, sogenannte N-Nukleotide innerhalb der Antigen-Bindungsstelle vorhanden als bei IgA-Sequenzen aus Plasmazellen (p<0,01). Zusätzlich wiesen IgA-Sequenzen aus Gedächtniszellen im Vergleich zu IgM-Sequenzen signifikant kürzere CDR3-Regionen auf (p<0,05) bei signifikant kürzeren NDN-Regionen (p<0,01). Ein ähnlicher Trend war bei IgA-Sequenzen aus Plasmazellen erkennbar. In unserer Studie korrelierte zudem die Nutzung von JH- und VH-Gen-Familien. Diskussion: IgA-Sequenzen weisen die typischen Anzeichen der klassischen Antigenselektion auf. Die eingeschränkte klonale Diversität und die erhöhte Mutationsrate der IgA-Transkripte aus Gedächtnis- und Plasmazellen gegenüber IgM-Transkripten der gleichen Gewebeproben belegt eine Antigen-abhängige fokussierte Selektion während des Klassenwechsels von IgM zu IgA. Interessanterweise wiesen Immunglobuline A der Gedächtniszellen eine andere Binnenstruktur innerhalb der Antigen-Bindungsstelle (CDR-H3) auf als Immunglobuline M. Daher haben IgA aus Gedächtniszellen gegenüber IgM eine geringere strukturelle Vielfalt und im Durchschnitt eine flachere Antigen-Bindungsstelle, wodurch eine engere Interaktion mit dem Antigen möglich ist. Im Gegensatz zu früheren Annahmen beeinflußt die VH-Segment-Nutzung die JH-Segment-Nutzung und damit die Zusammensetzung der CDR3-Region eines Immunglobulins. Schlussfolgerung: Immunglobulin A produzierende Gedächtnis- und Plasmazellen stellen separate Populationen mit unterschiedlichen Repertoires an Antigen-Bindungsstellen innerhalb ihrer Antikörper dar. Sie weisen alle Charakteristika einer individuellen Antigen-abhängigen Selektion auf. Dies weist darauf hin, dass die CDR3-Region ein entscheidender Selektionsfaktor während des Klassenwechsels zu IgA darstellt.

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