Übersicht S.E.Coupland · M.Hummel · H.Stein · Institut für Pathologie,Universitätsklinikum Benjamin Franklin, Freie Universität,Berlin
Lymphatisches System und Differenzierung von B- und T-Lymphozyten Aufbau des lymphatischen Systems
Zusammenfassung Maligne Tumoren werden nach ihrer zellulären Herkunft klassifiziert.Lange Zeit war eine erfolgreiche Anwendung dieses Prinzips auf die malignen Lymphome nicht möglich.Das änderte sich schlagartig mit der Aufklärung der zellulären Zusammensetzung des lymphatischen Gewebes und der Entwicklung von Methoden, mit denen die verschiedenen Zellarten des lymphatischen Systems zuverlässig unterschieden werden konnten.Inzwischen ließ sich überzeugend zeigen, dass die zelluläre Herkunft morphologische und klinische Merkmale der meisten Lymphomkrankheiten ganz wesentlich bestimmt und damit eine tragfähige Basis für die Klassifikation der Mehrzahl der malignen Lymphome darstellt. Dieses Prinzip wurde erstmals mit begrenztem Erfolg in der Kiel-Klassifikation angewandt.Seither haben wir viele Wissenslücken über die Entwicklung des lymphatischen Gewebes schließen können.Entsprechend dieses Fortschritts wurde die REALKlassifikation [5] entwickelt, aus der die neue WHO-Klassifikation entstand.Daraus ergibt sich, dass wir die Lymphome und ihre Klassifikation nur verstehen können, wenn wir uns in der Differenzierung der Zellen des lymphatischen Gewebes auskennen.Deshalb beschreiben wir zunächst den Aufbau sowie die Entwicklung und Reifungsformen des lymphatischen Systems, bevor wir uns den malignen Lymphomen kapitelweise zu wenden.Da die Lymphome fast ausschließlich ihren Ursprung von B- und T-Zellen nehmen, stehen diese beiden Zellarten im Mittelpunkt unserer Darstellung. Schlüsselwörter Lymphatisches System · B- und T-Lymphozyten · Maligne Lymphome
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Zelluläre Zusammensetzung des lymphatischen Gewebes Das lymphatische Gewebe bildet zusammen mit den zirkulierenden Lymphozyten das lymphatische System, das der Abwehr von Krankheitserregern dient. Im lymphatischen Gewebe können folgende, an der Immunabwehr beteiligte und die Immunantwort regulierende Zellen identifiziert werden: ● ● ● ●
Organisation des lymphatischen Gewebes Man unterscheidet zwischen dem zentralen (primären) und dem peripheren (sekundären) lymphatischen Gewebe (Tabelle 1). Organe des zentralen lymphatischen Gewebes, in denen die fremdantigenunabhängige Lymphopoese aus den Stammzellen stattfindet, sind das Knochenmark als Ort der primären B-ZellPoese und der Thymus als Ort der primären T-Zell-Poese. Das periphere lymphatische Gewebe ist so organisiert, dass seine Zellelemente mit großer Wahrscheinlichkeit z.B.durch ständige Wanderschaft (Rezirkulation) auf alle in den Körper eingedrungenen Fremdantigene treffen und darauf mit der Bildung und Vermehrung entsprechender Effektor- und Gedächtniszellen reagieren können. Die in den pri-
mären lymphatischen Organen erzeugten lymphatischen Zellen wandern in das periphere (sekundäre) lymphatische Gewebe, das aus der Milz, den Lymphknoten und dem mukosaassoziierten lymphatischen Gewebe (MALT) besteht.
B-Zell-Differenzierung Reife B-Zellen entstehen wie alle Blutzellen aus hämopoetischen Stammzellen im Knochenmark (Abb. 1, Tabelle 2). In der Progenitor- (Pro-)B-Zelle finden sich bereits einige B-Zell-charakteristische Oberflächenproteine und die Umlagerung der Immunglobulin- (Ig-)Gene nimmt ihren Anfang. In Tabelle 3 sind die einzelnen Schritte der Umlagerung der Ig-Gene am Beispiel des Schwerkettengens beschrieben. In der Prä-B-Zelle liegt bereits eine vollständige VDJ-Umlagerung des Ig-Schwerkettengens (IgH) vor, die sich in Form einer Expression Igµ im Zytoplasma nachweisen lässt [1]. Durch die anschließende Umlagerung des Ig-Leichtkettengens (IgL) entsteht die unreife B-Zelle, die komplette Antikörper vom IgM-Typ herstellt und in ihrer Zellmembran verankert.Nach erfolgreichem Abschluss dieses Entwicklungsabschnitts entstehen reife naive B-Zellen, die, als Folge eines alternativen „Splicings“ der IgH mRNA, IgM und IgD an der Oberfläche koexprimieren [7]. Die reifen naiven B-Zellen besiedeln periphere lymphatische Organe in Form von Primärfollikeln. Bei Antigenstimulation expandieren die naiven antigenreaktiven B-Zellen in den T-Zonen und differenzieren in kurzlebige (3–5 Tage) PlasS.E. Coupland Institut für Pathologie, Universitätsklinikum Benjamin Franklin, Freie Universität, Berlin& y d & : k c o l b n f /
S.E.Coupland · M.Hummel · H.Stein Lymphatic system and differentiation of B- and T-lymphocytes
Tabelle 1 Aufbau und Funktion des lymphatischen Gewebes ●
Summary ●
Most malignant tumours are classified according to their cellular origins.With regard to the classification of the malignant lymphomas, however, the application of this concept was not possible for a long period. Attitudes towards this changed rapidly with the discovery and description of the various cellular components of lymphoid tissue, and with the development of methods, which reliably distinguish the cells of the lymphoid system from each other.It has become apparent that the cellular origin of most lymphomatous diseases determines their respective morphological and clinical characteristics and, therefore, represents a sound basis for the classification of most lymphomas.This principle of classifying malignant lymphomas was initially applied by the Kiel Classification.Since itsí publication, further scientific discoveries have enabled us to close the gaps in our knowledge regarding the development of lymphoid tissue and cells.These advances were incorporated in the REAL Classification, and, subsequently, in the new WHO Classification.It is obvious, therefore, that an understanding of the malignant lymphomas and their classification requires a basic understanding of the differentiation of the cells of the lymphoid system.Consequently, a description of the components, the development and of the various developmental stages of the lymphoid cells will be briefly reviewed here, serving as a basis for the following chapters, which will summarise the characteristics of the different lymphomas.As the majority of the malignant lymphomas arise from B- and Tcells, these cell types will be concentrated upon in this review. Keywords Lymphoid tissue · Malignant lymphomas · B- and T-lymphocytes
Zentrales (primäres) lymphatisches Gewebe. Knochenmark als Ort der primären B-Zell-Poese. Thymus als Ort der primären T-Zell-Poese. Peripheres (sekundäres) lymphatisches Gewebe. Die Milz drainiert Fremdantigen aus dem Blut. Das Lymphknotensystem drainiert Fremdantigen aus Haut und Weichgewebe. Das mukosaassoziiertes lymphatisches Gewebe (MALT) drainiert Fremdantigen aus Schleimhäuten.
mazellen, die niedrig affine Antikörper meist vom IgM-Typ sezernieren, und/ oder in antigeninduzierte (primed) B-Zellen,deren Funktion es ist, Keimzentren zu bilden oder „als Nachschub“ in bestehende Keimzentren einzuwandern.
Keimzentrumsreaktion Dieser Prozess dient den in Tabelle 4 aufgelisteten Funktionen. Diese Funktionen erfordern eine Differenzierung der B-Zellen und molekulare Veränderungen ihrer Ig-Gene. Die Keimzentrumsreaktion beginnt mit der Einwanderung antigeninduzierter (primed) B-Zellen in Primärfollikel, die aus einer kugeligen Ansammlung von ruhenden naiven B-Zellen in einem lockeren Maschenwerk aus CD21-positiven follikulären dendritischen Zellen (FDC) bestehen. Die eingewanderten BZellen transformieren in Zentroblasten und expandieren durch heftige Proliferation und drängen auf diese Weise die ruhenden naiven B-Zellen an den Rand, wodurch der Follikelmantel entsteht. Im weiteren Verlauf der Keimzentrumsreaktion differenzieren die Zentroblasten unter Abnahme der Proliferation in Zentrozyten, die sich in der Nähe des Follikelmantels sammeln. Hierdurch entstehen die helle (zentrozytenreiche) und die dunkle (zentroblastenreiche) Keimzentrumszone. Bei der Bildung von Keimzentren kommt es zu einer Vermehrung der FDC und ihrer zytoplasmatischen Zellausläufer und damit zu einer starken Verdichtung des FDC-Maschenwerks. Diese Verdichtung ist besonders hoch in der hellen Zone. Die FDC tragen an ihrer Oberfläche Komplementrezeptoren, mit denen sie Antigen-Antikörper-Komplexe abfangen (sog. „antigen trapping“) und auf diese Weise den KeimzentrumsB-Zellen Fremdantigen präsentieren. Aufgrund der hohen Dichte der Zyto-
plasmaausläufer der FDC kommt jede ins Keimzentrum eingewanderte und dort neu gebildete bzw. weiter differenzierte B-Zelle mit dem präsentierten Antigen in Kontakt. Dieser Kontakt ist besonders intensiv in der hellen Zone, also bei den Zentrozyten. Weit über 90% der gebildeten Zentrozyten werden durch Apoptose eliminiert. Es handelt sich dabei um Zellen, deren Ig-Rezeptoren das von den FDC dargebotene Antigen nur mit geringer Affinität oder gar nicht binden können. Der überlebende Anteil an Zellen sind Zentrozyten, deren Ig-Rezeptoren eine hohe Affinität zu dem präsentierten Antigen aufweisen. Diese Zentrozyten differenzieren in langlebige Plasmazellen, wobei meist ein Wechsel (Klassenswitch) von IgM nach IgG oder IgA stattfindet oder in Gedächtnis-B-Zellen, die zu einer neuen beschleunigten Reaktion auf Antigen befähigt sind. Diese terminalen Differenzierungsschritte der Keimzentrums-B-Zellen gehen mit einer Emigration dieser Zellen aus dem Keimzentrum einher. Die Affinitätssteigerung der IgRezeptoren gegenüber dem immunisierenden Antigen wird durch somatische Hypermutation mit nachfolgender Antigenselektion erreicht [9]. Somatische Hypermutation ist ein Prozess,bei dem Mutationen (hauptsächlich Austausch einzelner Nukleotide, aber auch Deletionen und Duplikationen) in die variablen Regionen der IgH- und IgL-Gene eingeführt werden. Das Ergebnis ist, dass einige B-ZellMutanten (Zentrozyten) Ig mit gesteigerter Affinität gegenüber dem von den FDC präsentierten Antigen produzieren. Dies führt zu ihrer positiven Selektion und weiteren Differenzierung (s. oben). Allerdings sind bei vielen der mutierten Keimzentrumszellen die Mutationen ungünstig. Sie produzieren entweder Ig-Rezeptoren mit reduzierter Antigenbindungsfähigkeit oder aufgrund von entstandenen Der Pathologe 2·2000
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Übersicht Tabelle 2 B-Zell-Entwicklung und korrespondierende Lymphome
a Nur in der FACS Analyse nachweisbar. b Die Beziehung zu Keimzentrumszellen kann nur durch molekulare Untersuchungen bestimmt werden, da der Phänotyp der Tumorzellen durch die maligne Transformation völlig verändert wird. CB Zentroblasten; CC Zentrozyten; Ig Immunoglobulin; B-LBL lymphoblastisches Lymphom vom B-Zell-Typ; B-CLL chronische lymphatische Leukämie vom B-Zell-Typ; MCL Mantelzelllymphom; BL Burkitt-Lymphom; FL follikuläres Lymphom; LPHL Lymphozyten-prädominantes Hodgkin-Lymphom; DGBZL diffuses großzelliges B-Zell-Lymphom; cHL klassisches Hodgkin-Lymphom; MZL Marginalzonenlymphom
„Stop Codons“ oder Leserasterverschiebungen gar keine Ig-Rezeptoren. Diese funktionsuntüchtigen B-Zellen werden durch Apoptose beseitigt (Steckbrief 1). Steckbrief 1: Somatische Mutationen im variablen Bereich der Ig(IgV-)Gene ● Das Fehlen von somatischen Mutationen im IgV-Gen-Bereich kennzeichnet einen B-Zell-Differenzierungszustand vor der Keimzentrumsreaktion. ● Die Existenz von somatischen Mutationen weist eine B-Zelle als Keimzentrums-B-Zelle oder Postkeimzentrums-B-Zelle aus. ● Keimzentrums-B-Zellen und Postkeimzentrums-B-Zellen lassen sich dadurch unterscheiden, dass bei Ersteren der somatische Mutationsprozess noch im Gang ist (sog. „Ongoing Mutations“), während er bei Letzteren weitgehend abgeschlossen ist.
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Vornehmlich die Keimzentrums-BZellen, die in langlebige Plasmazellen differenzieren, verändern durch Klassenswitch den Fc-Teil und damit die Funktion der produzierten Antikörper. Hierfür werden Gensegmente des konstanten Teils der Ig-Gens unter Entfernung zwischenliegender DNA-Anteile neu kombiniert. Dadurch kommt es zu einer Anlagerung von entfernt liegenden Gensegmenten, die für die verschiedenen konstanten Teile des Antikörpers (γ, α, ε) kodieren, an den antigenbindenden variablen Teil (VDJ) des IgH-Gens [4]. Während die langlebigen Plasmazellen vornehmlich in das Knochenmark wandern, besiedeln die Gedächtnis-B-Zellen die Marginalzone, die sich in der unmittelbaren Nachbarschaft der äußeren Mantelzone befindet (Abb. 2). Die Marginalzonenzellen, die typischerweise IgM in Abwesenheit von IgD exprimieren, sind insbesondere in mesenterischen Lymphknoten als eine blass erscheinende Zone von Zellen in
der Umgebung der dunkleren Mantelzone zu erkennen.
Analyse somatischer Ig-Mutationen Da somatische Mutationen der Ig-Gene nach unserem gegenwärtigen Verständnis ausschließlich in den Keimzentren auftreten, kann deren Nachweis dazu verwendet werden, die Differenzierungsstufe von normalen und neoplastischen BZellen zu studieren (Steckbrief 1). B-ZellLymphome entstehen aus einer einzigen transformierten B-Zelle. Alle daraus hervorgehenden Tumorzellen tragen die gleiche Ig-Umlagerung und stellen damit eine monoklonale B-Zell-Population dar. Zeigen die klonal umgelagerten Ig-Gene der Tumorzellen keine somatischen Mutationen, haben sie sich aus reifen naiven Präkeimzentrums-B-Zellen entwickelt. Weisen die Tumorzellen jedoch somatische Mutationen auf, dann stammen die Tumorvorläuferzellen von Postkeimzentrums-Gedächtnis- oder Effektor-B-Zellen ab [2]. Die Ig-Gene der Tumorzellen
Abb.1 䉱 Die Entwicklung und Reifung der B-Zellen beginnt im Knochenmark. Dort entsteht aus der Progenitor- (Pro-)B-Zelle durch Umlagerung des Immunglobulinschwerkettengens (symbolisiert durch einen Querbalken in schwarz) die Prä-B-Zelle. Anschließend findet die Umlagerung des Immunglobulinleichtkettengens statt. Dies führt zu einer Expression kompletter Immunglobulinmoleküle, die als Antigenrezeptoren dienen.Damit ist das Vorläuferstadium der B-Zell-Entwicklung abgeschlossen. Allerdings ist diese B-Zell-Form noch nicht fähig, auf ein Fremdantigen mit Auslösung einer Immunantwort zu reagieren. Deshalb die Bezeichnung unreife B-Zelle. Die Fähigkeit zur Immunreaktion erhält diese Zelle erst, wenn sie das Knochenmark verlässt und auf dem Blutweg in das periphere lymphatische Gewebe wandert. Dort besiedelt sie die Rindenregion der Lymphknoten in Form von Primärfollikeln und später in Form von Follikelmänteln. Diese Differenzierungsschritte gehen mit der zusätzlichen Expression von IgD einher. Diese IgM und IgD doppelt positiven B-Zellen werden als naive reife B-Zellen bezeichnet.Wenn diese Zellen mit einem Antigen, das von ihren Immunglobulinrezeptoren gebunden werden kann, Kontakt haben, transformieren sie in sich teilende extrafollikuläre B-Blasten, aus denen kurzlebige Plasmazellen und „antigeninduzierte“ oder „primed B-Zellen“ hervorgehen. Diese „primed B-Zellen“ initiieren und unterhalten die Keimzentrumsreaktion, indem sie in heftig proliferierende Zentroblasten transformieren.Während der mitotischen Vermehrung und Differenzierung der Zentroblasten in Zentrozyten werden somatische Mutationen in die variablen Regionen der Immunglobulingene eingeführt (die Mutationen sind durch senkrechte Striche in den schwarzen Querbalken, die umgelagerte Immunglobulingene symbolisieren, markiert). Die Zentrozyten mit günstigen Mutationen (das sind Mutationen, die die Affinität der Immunglobulinrezeptoren gegenüber dem Antigen, das die Keimzentrumsreaktion ausgelöst hat, erhöhen) differenzieren unter Auswanderung aus dem Keimzentrum weiter in langlebige Plasmazellen oder in GedächtnisB-Zellen. Letztere siedeln sich in Marginalzonen an. Aufgrund der dargestellten Differenzierungsereignisse und des somatischen Mutationsprozesses lassen sich 4 Reifungsformen der B-Zellen unterscheiden: → Vorläufer-B-Zellen → Naive reife B-Zellen → Keimzentrums-B-Zellen → Postkeimzentrums-Gedächtnis-B-Zellen und -Plasmazellen Aus allen 4 Reifungsformen können B-Zell-Lymphome hervorgehen (Tabelle 2), die sich klinisch voneinander unterscheiden und die in ihrem biologischen Verhalten nicht nur durch das transformierende Ereignis, sondern ganz wesentlich durch die Charakteristika der Ursprungszelle geprägt werden
der follikulären Lymphome weisen einzelne Unterschiede im Mutationsmuster innerhalb der Tumorzellpopulation auf. Diese intraklonale Diversität (auch „Ongoing“-Mutationen genannt) zeigt
an, dass der Mutationsprozess in diesen Zellen noch aktiv ist. Dieser wahrscheinlich antigenunabhängige Vorgang führt zu einer sehr starken Anhäufung von somatischen Mutationen in den klonal um-
gelagerten Ig-Genen, deren Zahl meist weit über der normaler Gedächtnis-BZellen liegt [3].
T-Zell-Differenzierung Der erste Schritt der T-Zell-Differenzierung findet – vergleichbar der B-ZellEntwicklung – im Knochenmark statt. Dabei entsteht zunächst aus einer pluripotenten Stammzelle eine T-Zell-determinierte Stammzelle, die als ProgenitorT-Zelle oder Pro-T-Zelle bezeichnet wird. Diese Zellen, die negativ für CD4, CD8 und den T-Zell-Rezeptor (TCR) sind, besiedeln den Thymuskortex (sog. Thymozyten) und entwickeln sich über thymische Zwischen- bzw. Vorläuferformen in reife ruhende antigenreaktive TZellen. Parallel zu den intrathymischen Reifungsprozessen, die im Markbereich des Thymus enden, verlaufen die Umlagerungen der TCR-Gene (Steckbrief 2). Der TCR, der Fremdantigen an der Oberfläche nur in Zusammenhang mit den körpereigenen MHC-Antigenen (MHCRestriktion) erkennen und spezifisch binden kann, besteht aus verschiedenen Untereinheiten (α, β, γ und δ), die entweder als α/β- oder γ/δ-Heterodimere an der Zelloberfläche ausgebildet werden. Voraussetzung für die Expression der TCR-Untereinheiten ist die Neukombination von TCR-Gensegmenten, die in ähnlicher Weise wie die Umlagerung der Der Pathologe 2·2000
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Übersicht Tabelle 3 Umlagerung des Ig-Schwerketten-(IgH-)Gens ●
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Im ersten Schritt kommt es in der frühen pro-B-Zelle zur Umlagerung der D-(Diversity-) und J-(Joining-)Segmente des IgH-Gens auf beiden Chromosomen. Bei diesem Prozess werden je ein D- und J-Segment aus 27 bzw. 6 möglichen Segmenten ausgewählt und unter Herausschneiden dazwischen liegender DNA-Abschnitte in direkte Nachbarschaft zueinander gebracht (s. Abb. 2). Zusätzlich werden Nukleotide in durch vom Zufall bestimmter Reihenfolge und Anzahl zwischen die umgelagerten Segmente (N’-Region) eingefügt. Im zweiten Schritt kommt es in der späten pro-B-Zelle zur Umlagerung eines V-(Variability-)Segments und damit zur Vervollständigung der Umlagerung des IgH-Gens (s. Abb. 2). Bei diesem Schritt wird ein Segment von 88 möglichen Segmenten ausgewählt und unter Herausschneiden dazwischen liegender DNA-Abschnitte in direkte Nachbarschaft zu dem bereits umgelagerten DJ-Bereich gebracht. Zusätzlich werden eine zufällige Anzahl und Abfolge von Nukleotiden zwischen die umgelagerten V- und DJ-Segmente eingebaut (N-Region). Auf diese Weise entsteht ein DNA-Abschnitt (V-N-D-N’-J), der in jeder normalen B-Zelle unterschiedlich ist und somit einen molekularen „Fingerabdruck“ für jede individuelle B-Zelle und für alle aus ihr hervorgehenden Tochterzellen darstellt.
Umlagerung des Ig-Leichtketten-(IgL-)Gens ● Die Umlagerung der 2 IgL-Gene κ und λ findet ebenfalls in der prä-B-Zelle statt und läuft prinzipiell nach dem Muster der IgH-Genumlagerung ab. Im Gegensatz zum IgH-Gen verfügen die IgL-Gene über keine D-Segmente, sodass die Umlagerung nur in einem Schritt erfolgt, wobei ebenfalls Nukleotide in zufälliger Sequenz und Länge (N-Sequenz) zwischen die IgL-Segmente V und J (V-N-J-) eingebaut werden. Damit entsteht ein zweiter DNAAbschnitt, der in jeder normalen B-Zelle unterschiedlich ist. Nichtfunktionale Ig-Umlagerungen ● Durch den zufallsmäßigen Ein- und Abbau von Nukleotiden in Form der N-Sequenzen während der IgH- und IgL-Umlagerung entstehen relativ häufig „Stop Codons“ oder „frame shifts“, die die Herstellung eines funktionalen Ig-Proteins verhindern.In diesen Fällen kommt es zu einer zweiten unabhängigen Umlagerung der IgH- bzw. IgL-Gene. Sollten auch diese Umlagerungen eine nicht kodierende Sequenz ergeben und damit zu keinem funktionalem Antikörpermolekül führen, wird diese B-Zelle durch Apoptose eliminiert. Umlagerungsmuster der Ig-Gene in normalen B-Zellen und B-Zell-Lymphomen ● Wie oben beschrieben, entstehen in jeder aus Vorläuferzellen neu gebildeten B-Zelle 2 Ig-Genumlagerungsprodukte, das VH-N-DH-N’-JH und das VL-N-JL, die in jeder dieser B-Zellen eine andere Sequenz aufweisen und somit anzeigen, dass jede dieser B-Zellen aus jeweils einer anders „umgelagerten“ Prä-B-Zelle hervorgegangen ist. Diese im normalen Organismus gegebene Vielfalt wird als Polyklonalität bezeichnet. ● Die Tumorzellen der B-Zell-Lymphome enthalten dagegen immer nur ein und dieselbe VH-N-DH-N’-JH-Sequenz und VL-N-JL-Sequenz. Daraus folgt, dass die B-Zell-Lymphome aus einer einzigen transformierten B-Zelle hervorgehen und somit einen einzigen B-Zell-Klon bilden. Zur Beschreibung dieses Phänomens wurde die Bezeichnung Monoklonalität geschaffen.
Immunglobulingene erfolgt. Bei der TCR-Umlagerung werden zunächst die für die γ- und δ-Ketten kodierenden Gene umgelagert. Anschließend werden sequenziell erst die Gene für β- und dann die α-Kettengene neu kombiniert [8]. Obwohl die Umlagerung aller 4 TCR-Ketten auf genomischer Ebene in praktisch jeder T-Zelle stattfindet, exprimieren mehr als 95% der T-Lymphozyten beim gesunden Menschen den α/β-TCR, während der γ/δ-TCR in weniger als 5% der T-Lymphozyten hergestellt wird. Während der Umlagerung und Entwicklung der TCR differenzieren sich etwa 2/3 der kortikalen Thymozyten zu CD4+-T-Zellen und ca. 1/3 zu CD8+-T-Zellen. Die CD4+-T-Zell-Fraktion verfügt dabei hauptsächlich über Helfer- und Inducer-Funktionen, während sich die CD8+-T-Zellen durch Suppressor- und zytotoxische Funktion (s. unten, NK-Zellen) auszeichnen. Die CD4+-T-Zellen binden Antigen bevorzugt in Assoziation mit MHC-Klasse-IIMolekülen, die CD8+-T-Zellen in Assoziation mit MHC-Klasse-I-Molekülen.
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In der letzten Phase der T-Zell-Entwicklung durchlaufen die gebildeten TZellen einen äußerst restriktiven Selektionsprozess. T-Zellen, deren Rezeptor zu stark an eigene Strukturen vom Typ der HLA-Klasse I und II Antigene bindet, gehen noch im Thymus zugrunde. Dies wird als „negative Selektion“ bezeichnet. Anderseits werden auch T-Zellen, die im Thymus weder HLAKlasse-I- noch -Klasse-II-Moleküle erkennen, ebenfalls in die Apoptose überführt („Selbst-MHC-Restriktion“ oder „positive Selektion“). Auf diese Weise werden im Thymus sowohl autoreaktive als auch funktionsuntüchtige T-Zellen aussortiert. Bei diesem strengen Selektionsverfahren gehen mehr als 98% der im Thymus gebildeten T-Zellen durch Apoptose zugrunde, während nur ca. 2% der entstandenen T-Zellen überleben und in das periphere Blut abgegeben werden [6]. Diese zirkulierenden T-Zellen besiedeln das periphere lymphatische Gewebe. Bei antigener Stimulation wandeln sich die ruhenden α/β-T-Lymphozyten in aktivierte, sich kräftig teilende T-Zell-
Blasten um, die oft CD30-positiv sind. Aus diesen gehen nach heutigem Kenntnisstand sowohl Gedächtnis- als auch Effektorzellen hervor. Gedächtnis-T-Zellen stehen bei einem erneuten Auftreten des Antigens für eine schnelle hochspezifische Abwehr zur Verfügung. Sowohl unter den CD4+-T-Zellen als auch unter CD8+-T-Zellen sind mehrere funktionelle Subpopulationen identifiziert worden. Für das Verständnis der T-Zell-Lymphome (s. Beitrag Foss et al.) ist allerdings die Identifikation von 3 T-Zell-Populationen mit unterschiedlicher Organaffinität – nodal, kutan und intestinal – von Bedeutung. Das kutane Lymphozytenantigen (CLA) und das Mukosalymphozytenantigen (MLA, auch als CD103 bezeichnet) sind Oberflächenmarker, mit denen die positive Identifikation der kutanotropen und Mukosa-T-Zellen möglich ist. Die Lymphknoten-T-Zellen zeichnen sich durch das Fehlen von CLA und MLA aus. γ/δ-T-Zellen, die meist weder CD4+ noch CD8+ sind, agieren überwiegend
Abb.2 䉱 Schematische Darstellung der Antigenrezeptor-Genumlagerung sowie der daraus ableitenden Proteinstruktur (Antikörper) am Beispiel des Immunglobulingens (s.Tabelle 3). V: Variabilitätssegment; D: Diversitätssegment; J: Verbindungssegment („Joining“): C: Konstante Abschnitte; N (N’): Hypervariabler Abschnitt unterschiedlicher Länge und Zusammensetzung
als zytotoxische Zellen und treten beim Menschen gehäuft im Epithel der Haut und des Magen-Darm-Trakts auf. Die endgültige funktionelle Bedeutung dieser T-Zell-Subpopulation ist jedoch bis heute nicht geklärt.
Steckbrief 2: Umlagerung der TZell-Rezeptorgene ● Im Verlauf der T-Zell-Entwicklung kommt es zunächst zur Umlagerung der TCR-γ und -δ Gensegmente; anschließend werden die TCR-β und -α Gensegmente neu kombiniert. ● Die Umlagerung der TCR-γ und -α Gensegmente erfolgt in einem Schritt. Dabei wird zwischen die umgelagerten V- und J-Segmente eine in Zusammensetzung und Länge zufällige Anzahl von Nukleotiden eingebaut (N-Region). ● Die Umlagerung der TCR-β und -δ Gensegmente erfolgt in 2 Schritten. Zunächst kommt es zur Aneinanderlagerung eines D- und
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eines J-Segments. Anschließend wird an den bereits umgelagerten DJ-Bereich ein V-Segment angelagert. Bei beiden Umlagerungsschritten werden darüber hinaus Nukleotide zwischen die umgelagerten Gensegmente (N-Regionen) eingefügt, die in Zusammensetzung und Länge in praktisch jeder T-Zelle unterschiedlich sind. Auf diese Weise entsteht ein hypervariabler DNA-Abschnitt (VN-D-N’-J oder V-N-J), der in jeder
normalen T-Zelle unterschiedlich ist und somit einen molekularbiologischen „Fingerabdruck“ für jede individuelle T-Zelle und alle aus ihr entstehenden Tochterzellen darstellt. Da alle neoplastischen T-Zellen aus einer einzigen transformierten Zelle hervorgehen und deshalb denselben hypervariablen Bereich aufweisen, lassen sich klonale T-Zellpopulationen durch PCR-Analyse dieses Bereiches als distinktes Amplitikationsprodukt nachweisen. Normale und reaktive T-Zellen zeigen hingegen verschiedene große hypervariable Bereiche, die sich in der PCR-Analyse als Bandengemisch darstellen.
Tabelle 4 Funktion und molekulare Ereignisse der Keimzentrumsreaktion ● ●
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Vermehrung von B-Zellen Steigerung der Affinität der Antigenrezeptoren (=Ig) der B-Zellen. Dies geschieht durch die Einführung somatischer Mutationen in die umgelagerten Ig-Gene und anschließender Selektion der B-Zellen mit den höchst-affinen Ig. Produktion von Gedächtniszellen mit hoch-affinen Ig-Rezeptoren. Produktion von Effektorzellen (langlebige Plasmazellen), die hoch-affine Antikörper sezernieren. Steigerung der biologischen Wirksamkeit der Antikörper durch Veränderung ihres Effektoranteils mittels Klassenswitch (IgM>IgG>IgA>IgE).
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Übersicht „Natural-Killer“- (NK-)Zellen und zytotoxische Moleküle „Natural-Killer“- (NK-)Zellen sind „non-B“- „non-T“-Lymphozyten, die bei der unspezifischen Immunabwehr gegen Viren und andere intrazelluläre Erreger sowie bei der „Antibodydependent cell-mediated cytotoxicity“ (ADCC) eine sehr wichtige Rolle spielen [11]. Im letzten Jahrzehnt wurde klar, dass periphere T-Zellen und NKZellen eine gemeinsame Vorläuferzelle haben und teilweise auch ähnliche Funktionen erfüllen. Eine Zellpopulation von Thymozyten (CD4–, CD8–, TCR–, Fc γ RII/III+) konnte identifiziert werden, die sich im Thymus weiter in T-Lymphozyten ausreifen. Außerhalb des Thymusmilieus wandeln sich diese Zellen in NK-Zellen um [10]. Ein weiterer Hinweis für eine gemeinsame Funktion von T- und NKZellen ist die Expression zytotoxischer Moleküle, wie beispielsweise Perforin und Granzym B. Zytotoxische T-Zellen besitzen 2 unabhängige Mechanismen, um Zielzellen zu eliminieren. Einer dieser Mechanismen führt über die Bindung von Fas-Liganden der zytotoxischen T-Zellen an den Fas-Rezeptor der Zielzellen zur Apoptose. Der andere Mechanismus erfolgt über die in den Granula zytotoxischer und NK-Zellen gespeicherten Proteine Perforin und
Granzym B. Diese Proteine werden nach der Bindung von zytotoxischen Zellen bzw. NK-Zellen durch Exozytose freigesetzt. Perforin bildet Poren in den Zielzellen, durch die u. a. Granzym-B-Moleküle in die Zelle gelangen. Dort aktivieren sie intrazelluläre proteolytische Kaskaden, die zum Absterben der Zellen durch Apoptose führen. Der Nachweis von zytotoxischen Molekülen hilft bei der des zellulären Ursprungs maligner Lymphome, z. B. angiozentrischen (nasal) Lymphome, der anaplastische Lymphome sowie der lymphatischen Leukämie vom azurgranulierten Typ (s. Beitrag Foss et al.). Die genannten zytotoxischen Moleküle sind für die Markierung von zytotoxischen T- und NKZellen gut geeignet.
Fazit Die meisten Non-Hodgkin-Lymphome und das Hodgkin-Lymphom vom prädominanten Typ haben viele morphologische und immunphänotypische Merkmale der physiologischen Ursprungszellen behalten. Deshalb ist die Kenntnis der zellulären Zusammensetzung des normalen lymphatischen Gewebes und der physiologischen B-Zellund T-Zell-Entwicklung Voraussetzung für das Verständnis dieser Lymphomkategorien.
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