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Failure in IgA secretion by surface IgA-positive B cells in common variable immunodeficiency (CVID)

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Abstract

CVID is an acquired disease with low serum immunoglobulins. Patients are classified into three groups on the ability of their B cells to secrete IgM and IgG in vitro in response to IL-2. We have now extended this patient classification to include IgA secretion and to assess whether the patients have IgA+ B cells in the circulation. B cells from almost all of the CVID patients studied were unable to secrete any IgA in vitro, with or without IL-2, although all B cells tested from normal donors showed some spontaneous IgA secretion. Thus, the defect with IgA secretion is more profound than with the secretion of IgM or IgG. Despite this failure to secrete IgA, using flow cytometry techniques all CVID patients tested were found to have IgA+ cells (expressed as a percentage of B cells) within the normal range. This suggests that CVID may involve a defect in the secretion of immunoglobulin isotypes rather than a defect in isotype switching.

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... Defekt im Klassenwechsel hinweist [Spickett et al. 1990], wobei der Fehler bei CVID laut anderen Autoren nicht in fehlendem Klassenwechsel besteht, sondern darin, daß Immunglobuline durch fehlerhafte Glykosylierung nicht sekretiert werden können [Scott et al. 1994]. Bei entsprechendem Stimulus können manche B-Zellen bis zu IgE wechseln, während andere den Defekt beibehalten und vor allem weniger IgG2, IgG4 und IgA2 produzieren [Nonoyama et al. 1993]. ...
... al.[Scott et al. 1994], die auch einen Fehler in der Ig-Produktion vermuten.Weiterhin stellt sich die Frage, inwieweit T-Zellen bei den Patientengruppen A, B und C eineRolle spielen. Die Sekretion der Immunglobuline in vitro nach entsprechend starkem Stimulus ...
... Somit mußten sich entweder bei gleicher Proliferation weniger Ig-produzierende Zellen differenzieren oder die Ig-produzierenden Zellen früher absterben. Wie bereits oben erläutert, hatten verschiedene Arbeitsgruppen[Bryant et al. 1990;Scott et al. 1994] die Theorie aufgestellt, daß die CVID-Patienten weniger ein Problem mit dem Klassenwechsel, sondern eher der Sekretion von Immunglobulinen hätten. Dies wird in den vorliegenden Daten insofern bestätigt, daß zwar alle Ig-Klassen sekretiert werden können, IgG und IgA jedoch nur in sehr geringen Mengen. ...
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Die Differenzierung von naiven zu Gedächtnis-B-Zellen und Plasmazellen geschieht in den Keimzentren der sekundären lymphatischen Organe. Patienten mit variablem Immundefektsyndrom haben erniedrigte Antikörperspiegel im Blut. Dabei zeigen sie sowohl weniger Gedächtnis-, als auch Plasmazellen. Deshalb liegt die Vermutung nahe, daß die B-Zell- Differenzierung im Keimzentrum defekt ist. Zur Prüfung dieser Hypothese wurden naive und Gedächtnis-B-Zellen in vitro stimuliert. Außerdem wurde lymphatisches Gewebe einer Patientin mit Hilfe der Immunhistochemie charakterisiert. Dabei konnte gezeigt werden, daß die B-Zellen der Typ A Patienten weniger IgG und IgA sezerniert und sich zu weniger Immunglobulin-produzierenden Zellen differenziert hatten. Daraus konnte man schließen, daß die Patienten zum Klassenwechsel fähig waren, dieser jedoch mit verminderter Frequenz zustande kam und die verminderte Antikörpersekretion von einer reduzierten Anzahl an Plasmazellen resultierte. Die Proliferation der stimulierten Zellen war bei Patienten und Kontrollen gleich hoch. Die reduzierten Plasmazellen ergaben sich demnach nicht aus vermindertem Wachstum. Obwohl man sowohl im Blut als auch im Lymphknoten weniger Gedächtniszellen gefunden hatte, war nach Stimulation kein Unterschied in der CD27-Expression mehr auffindbar. Darum liegt die Vermutung nahe, daß die verminderte Gedächtniszellzahl bei den Patienten von äußeren Faktoren stammt. Bei Untersuchung von Aktivierungsmarkern nach Stimulation entdeckte man eine verminderte CD38- Expression der naiven und der Gedächtniszellen bei allen drei Patientengruppen, wahrscheinlich ein intrinsischer B-Zell-Defekt. Bei der Charakterisierung des Lymphknotens zeigten sich hyperplastische Keimzentren mit erhöhter Proliferation und vermehrter Apoptose. Demnach kann man für CVID sowohl B-Zell-Defekte, als auch Störungen der anderen an der Keimzentrumsreaktion beteiligten Zellen verantwortlich machen.
... There was a significant correlation between undetectable IgM serum levels and the presence of IgM + PCs in the examined tissues suggesting that the persistent absence of serum IgM may mark an immunologically distinct subgroup of patients with more severely disturbed PC differentiation in general. IgA + PCs were absent in 9/10 LNs of CVID patients corroborating the severely disturbed differentiation of IgA secreting B cells in CVID [23]. Most of the class-switched PCs were located still within the GC and almost only IgM + PCs were located in the interfollicular space where PCs usually gather in immunocompetent individuals [24,25]. ...
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Given the severely reduced numbers of circulating class-switched memory B cells and plasmablasts in patients with common variable immunodeficiency (CVID) the germinal center (GC) reaction as the source of both populations is expected to be disturbed in many CVID patients. Therefore immunohistochemical studies were performed on lymph node (LN) biopsies from ten CVID patients with benign lymphoproliferation. According to the Sander classification the majority of patients presented with reactive lymphoid hyperplasia (7/10), 6/10 showed granulomatous inflammation. All cases showed some normal GCs but in 9/10 these concurred to a varying degree with hyperplastic, ill-defined GCs in the same LN. The percentage of ill-defined GCs correlated significantly with the percentage of circulating CD21(low) B cells suggesting a common origin of both immune reactions. In 9/10 CVID LNs significantly higher numbers of infiltrating CD8(+) T cells were found in GCs of CVID patients compared to controls, but no HHV-8 and only in 2/10 LNs EBV infection was detected. Class switched plasma cells (PCs) were severely reduced in 8/10 LNs and if present, rarely found in the medulla of the LN. Based on the presence of large GCs in all examined patients, the reduction of circulating memory B cells and PCs points towards a failure of GC output rather than GC formation in CVID patients with lymphadenopathy.
... Außerdem konnte eine reduzierte Produktion und Expression von Zytokinen z.B. IL-2 (Rump et al. 1992), IL-4, IL-5, Interferon gamma (IFN-γ) und Transforming Growth Factor beta (TGFβ) (Scott et al. 1994), aber auch erhöhte Interferon γ-Spiegel nachgewiesen werden (North et al. 1991). ...
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Der häufigste symptomatische Immundefekt im Erwachsenenalter ist der variable Immundefekt (CVID), der durch die Reduktion von mindestens 2 der Immunglobulinklassen IgG, IgA oder IgM, rezidivierende bakterielle Infekte und häufig schlechte Impfantworten gekennzeichnet ist. Die genauen molekularen Defekte dieser wohl heterogenen Krankheitsgruppe sind nicht geklärt. Ziel unserer Studie war, das Immunrepertoire von CVID-Patienten in Bezug auf die Diversität der T- und B-Zellen im Vergleich zu normalen Spendern zu untersuchen. Hierzu wurden vergleichende Spektratypisierungen der peripheren B- und T-Zellen von CVID-Patienten und gesunden Spendern durchgeführt. Ferner wurden die T-Zell Rezeptor-delta-Kette excision circles (delta-TRECs) analysiert, um einen Hinweis auf eine verzögerte T-Zellentwicklung im Thymus bei CVID-Patienten erhalten. In der Untersuchung des B-Zell-Repertoires kann man zwei Gruppen unterscheiden: Die erste Gruppe zeigt ein relativ unauffälliges Repertoire, die zweite Gruppe weist eine starke Einschränkung auf. Die Untersuchung des T-Zell-Repertoires zeigt in beiden Gruppen ein relativ unauffälliges Bild, lediglich bei vier Patienten findet sich eine klonale T-Zell Subpopulation. Die zwei Gruppen könnten unterschiedlich lokalisierte Defekte widerspiegeln. Bei der ersten Gruppe handelt es sich eher um eine Störung in der Bildung von Gedächtniszellen, während es sich bei der zweiten Gruppe um einen Defekt in der frühen B-Zell-Entwicklung während des Klassenwechsels handeln könnte. Die T-Zell-Entwicklung weist thymopoietische Defekte auf, die sich in einer herabgesetzten Fähigkeit zeigen, neue T-Zellen zu bilden. CVID-Patienten haben prozentual zwar meist keine Verminderung der T-Zellen, oft aber eine CD4/CD8-Ratio unter 1 bei gleichzeitiger Vermehrung aktivierter CD8-T-Zellen. Dies wird möglicherweise durch Viren oder Autoantigene induziert. Die Expansion eines oder mehrerer TCR-Klone durch spezifische Antigenstimulation ist bei dem hier genauer untersuchten CVID-Patienten auch in den durchflusszytometrischen Analysen gut darstellbar. Hier erkennt man die Expansion von Subpopulationen mit der Expression einer bestimmten TCR Vbeta-Kette. Von großem Interesse ist bei diesem Patienten der mögliche Zusammenhang der Expansion mit einer CMV-Infektion oder einem LGL-Syndrom (Expansion von T-Lymphozyten oder NK-Zellen mit einem "large granular lymphocyte" Phänotyp). Man beobachtet bei immundefizienten Patienten häufig eine Expansion von gammadelta T-Lymphozyten, evtl. bedingt durch eine vermehrte Produktion im Thymus bei verminderter Produktion der alphabeta T-Lymphozyten (erniedrigte TRECs) oder durch eine periphere Expansion infolge von Infektionen mit CMV, Bakterien oder Pilzen. Auch durch bestimmte Tumorzellen wurde eine Expansion der gd T-Lymphozyten beschrieben, wobei der Mechanismus der Stimulation nicht eindeutig geklärt ist. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die Aktivierung der gd T-Zellen mit Phosphoantigenen und Tumorzellen untersucht. Um neue Modelle der gd T-Zell Aktivierung zu etabileren, wurden die Genexpressionsprofile verschiedener gd T-Zell-stimulierenden und nicht stimulierenden Zelllinien mittels Affymetrix-Arrays verglichen. Die differenzielle Expression einiger Gene in beiden Gruppen wurde durch real time PCR bestätigt. Die gd-T-Zell-Aktivierung könnte mit der Hochregulierung einiger Sialyltransferasen und der Herunterregulierung von Enoyl-Transferasen und Enoyl-Isomerasen in Verbindung stehen. Hierbei könnte es sich um einen membranständiges Glykolipid mit Sialylresten als gd T-Zell-Stimulator handeln. Auch die CSF-2 Rezeptor beta-Kette zeigte eine differenzielle Expression. Der von gd-T-Zellen freigesetzte GM-CSF bindet an den, in stimulierenden Zellen hochregulierten CSF-2 Rezeptor beta, der möglicherweise von Sialyltransferasen so modifiziert wird, dass das intrazelluläre Signal verstärkt wird. Dies könnte zu einer Kostimulation der gd-T-Zellen durch die Tumorzellen führen.
... Growth Factor-ß (TGF-ß) (Scott et al. 1994)), aber auch erhöhte IFN-γ-Spiegel nachgewiesen werden (North et al. 1991). T-Zellen anderer Patienten wiesen Veränderungen der Expression ihrer Oberflächenmoleküle auf (z.B. ...
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In der vorliegenden Arbeit wurde eine genomweite Kopplungsanalyse zur Erforschung des Gendefekts des Variablen Immundefektsyndroms (CVID), der selektiven Immunglobulin-A-Defizienz (sIgAD) und der Dysgammaglobulinämie durchgeführt. Der erste Schritt bestand in der Evaluation von 48 in der Universitätsklinik Freiburg betreuten CVID-Patienten, mit dem Ziel, familiäre Patienten für die Kopplungsanalyse zu identifizieren. Durch ausführliche Erhebung der Eigen- und Familienanamnese dieser Patienten und anschließender Bestimmung der Immunglobulinspiegel ihrer Verwandten wurden drei Familien mit autosomal-dominant vererbtem CVID, sIgAD und Dysgammaglobulinämie identifiziert, die aufgrund ihres ähnlichen klinischen Phänotyps und ihrer Größe für die Kopplungsanalyse ausgewählt wurden. Aus diesen drei Familien wurden 23 Individuen gewählt, deren DNA mittels PCR mit über 200 Mikrosatellitenmarkern amplifiziert wurde. Die amplifizierte Mikrosatelliten-DNA verteilte sich in gleichmäßigen Abständen von ca. 20 cM über das gesamte Genom. Ausgenommen waren das X- und Y- Chromosom. Nach Auswertung der Allellängen der amplifizierten Mikrosatellitenmarker erfolgte die Haplotypenanalyse, mit der die krankheitsspezifischen Haplotypen und damit die vorläufigen Kopplungsregionen jeder Familie identifiziert werden konnten. Die vorläufigen Kopplungsregionen wurden anschließend durch Analyse weiterer Mikrosatellitenmarker mit kleinstem Marker-Marker-Abstand (Feinkartierung) und andererseits durch Nachtypisierung der DNA von weiteren gesunden Familienmitgliedern überprüft. Dadurch konnte für die Familien 1 und 2 Kopplung auf dem kurzen Arm von Chromosom 5 (0 - 11,85 cM) mit einem für heterogene Erkrankungen signifikanten Lod-Wert von 3,35 aufgezeigt werden. Diese Region wurde im Rahmen dieser Arbeit erstmals als Kandidatengenregion für CVID, sIgAD und Dysgammaglobulinämie beschrieben. Für Familie 4 konnte Kopplung auf die bereits publizierte HLA-Region auf Chromosom 6p (42,27 - 100,0 cM) gezeigt werden. Im Anschluss an die Identifikation der Kopplungsregionen wurde unter Zuhilfenahme von Gendatenbanken in der Region auf Chromosom 5p nach Kandidatengenen für Dysgammaglobulinämie gesucht. Hierbei wurde PDCD6, welches für ein apoptose-assoziiertes Ca2+-Bindeprotein kodiert, als bester Kandidat für die Dysgammaglobulinämie betrachtet. PDCD6, ebenfalls unter dem Namen Alg-2 bekannt, umfasst sechs Exone, die im Rahmen dieser Arbeit sequenziert wurden. Es konnte jedoch keine Mutation innerhalb der Exone identifiziert werden.
... Der Versuch, das CVID Patientenkollektiv in homogenere Untergruppen einzuteilen, basierte auf verschiedensten Verfahren: Bryant et al. (1990) klassifizierten die CVID Patienten anhand der Zahl der peripheren B-Zellen, dem Auftreten von Granulomen und der Fähigkeit der B-Zellen nach Stimulation mit anti-IgM und Interleukin 2 die Immunglobuline IgM und IgG in vitro zu sezernieren (Tabelle I-1). Später wurde diese Klassifikation um die IgA-Sekretion erweitert (Scott et al., 1994). B-Zellen von keinem der 22 studierten Patienten konnten adäquate IgA Mengen sezernieren. ...
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Das variable Immundefektsyndrom (Common Variable Immunodeficiency, CVID) ist die häufigste therapiebedürftige primäre Immundefizienz. Diese Diagnose wird bei einer heterogenen Gruppe von Individuen mit niedrigen Serumimmunglobulinkonzentrationen, defekter spezifischer Antikörperproduktion und einer gesteigerten Anfälligkeit für bakterielle Infektionen des Respirations- und des Gastrointestinaltrakts gestellt. Die meisten Erkrankungen treten sporadisch auf, allerdings zeigen auch 20-25% der CVID/IgAD Fälle eine familiäre Häufung, wobei in 77% der familiären Fälle eine autosomal dominante Übertragung zu beobachten ist. Bisher wurden lediglich Assoziationen und Kopplungen zur HLA Region auf Chromosom 6p beschrieben. In dieser Arbeit wird über die genomweite Kopplungsanalyse einer 5-Generationen Familie, in der CVID und Dysgammaglobulinämie in einem autosomal dominanten Vererbungsmuster auftreten, berichtet. Trotz einer vorausgehenden vielversprechenden "Power Calculation" zeigte diese Familie mit dem angewandten Modell für eine autosomal dominante Vererbung mit einer hohen Penetranz und einer niedrigen Phänokopierate keine Kopplungsregion. Die wahrscheinlichste Erklärung dieser Diskrepanz ist, dass das eingesetzte Modell für diese Familie keine Gültigkeit hat. Deshalb stellten wir ein neues, vorsichtigeres Modell auf, dem die Überlegung zugrunde liegt, dass der Genotyp der Personen mit einer Dysgammaglobulinämie, sowie jener von jüngeren "Gesunden" unsicher ist. Um diese Unsicherheiten zu umgehen, wurde die Kopplungsanalyse mit einer limitierten Personenzahl, deren Phänotypisierung eine sehr hohe Sicherheit aufwies, wiederholt. Dadurch verlor die Familie allerdings an statistisch signifikanter Aussagekraft. Mit diesem neuen Modell konnte auf Chromosom 4 eine Kopplungsregion mit perfekter Segregation identifiziert werden. Dieser Kopplungsbereich erstreckt sich zwischen den Markern D4S3243 (88cM) und D4S2623 (114cM) und umspannt einen Bereich von etwa 30 Megabasen. Der für dieses Modell maximal mögliche LOD Wert von 2,7 wurde erreicht. In dieser Region sind zahlreiche Gene lokalisiert, wovon einige im Immunsystem eine Rolle spielen und durchaus für einen CVID-ähnlichen Phänotyp verantwortlich sein könnten (z.B. DAPP1/BAM32, BANK1, NFKB1). Das Gen wurde sequenziert, es konnten jedoch keine relevanten Mutationen nachgewiesen werden. Eine eingehende Kandidatengenevaluation und eine vollständige Aktualisierung der Phänotypisierung der zurückgestellten Individuen sind nun die nächsten Schritte. Common variable immunodeficiency (CVID) is the most common primary immunodeficiency requiering therapy. The diagnosis includes a heterogeneous group of individuals with low immunoglobulin concentrations, defect specific antibody production and an increased susceptibility to bacterial infections of the respiratory- and bowel tract. Most cases occur sporadic, though 20-25% of the CVID/IgAD cases cluster within families. 77% of the family cases show a autosomal dominant inheritance. So far, only association and linkage to the HLA region on chromosom 6 have been shown. This work describes a genom wide linkage analysis of a five generation family with CVID and dysgammaglobulinaemia with a autosomal dominant pattern of inheritance. Despite a promising power calculation, the family did not show a linkage region using a model with a low rate of phenocopy and high penetrance. Most likely the reason for this contradiction is, that the used model is not valid for this family. So we set up a new, more careful model, considering, that the genotype of individuals with dysgammaglobulinaemia and of the young and healthy is uncertain. To avoid this uncertainty, the linkage analysis was repeated with a limited number of individuals with a high security. Therefore, the family lost statistical power. With the new model, a region with perfect segregation could be identified on chromosom 4. This linkage region lies between the markers D4S3243 (88cM) and D4S2623 (114cM)and is about 30 megabases long. The maximum LOD score within this model of 2,7 could be achieved. There are many genes located within this region, some of them beeing involved in the immunosystem, which could be responsible for a CVID like phenotype (e.g. DAPP1/BAM32, BANK1, NFKB1). The Gen DAPP1/BAM32 was sequenced, but no relevant mutation could be shown. A detailed candidate gen evaluation and a complete update of the phenotyping of the skiped individuals will be the next steps.
Chapter
Common variable immunodeficiency (CVID) is a primary immunodeficiency disease of unknown aetiology (WHO Scientific Group 1992). This antibody deficiency may involve multiple causal factors, all of which need to be present for symptoms to occur. For example, patients report that an acute episode of viral infection often precedes the chronic antibody deficiency. However, there is no evidence that the extent of chronic virus reactivation by Epstein-Barr virus (EBV), enteroviruses, cytomegalovirus (CMV) or human herpes virus-6 (HHV-6) differ from that seen in normal individuals, and by polymerase chain reaction (PCR) we have shown that CVID does not involve human immunodeficiency virus (HIV; Sa’adu et al. 1993). Unlike other primary immunodeficiency diseases, e.g. X-linked agammaglobulinemia (XLA; Vetrie et al. 1993) and hyperimmunoglobulin M syndrome (hyper-IgM; Korthauer et al. 1993; DiSanto et al. 1993), CVID does not involve a defective gene that is inherited. The disease does not cluster, but sometimes it does occur in families. Another feature is that more CVID patients than normal subjects have the haplotype B8, DR3 with C4A deletion (Howe et al. 1991), but again some patients do not. One distinguishing feature of CVID is the subnormal levels of all immunoglobulin isotypes in serum. This distinguishes it from immunoglobulin (Ig)G subclass deficiencies and selective IgA deficiency, although one point of view is that these diseases form a spectrum.
Thesis
Das Variable Immundefektsyndrom (Common Variable Immunodeficiency, CVID) ist eine primäre Hypogammaglobulinämie mit weitgehend unbekannter Ätiopathogenese. Bei bis zu 40 % der Patienten treten im Verlauf der Erkrankung sekundäre Komplikationen in Form einer Lymphoproliferation oder granulomatösen Entzündung auf. Bislang lassen sich diese Veränderungen nur mittels ausreichender histologischer Untersuchungen sicher diagnostizieren und von maligner Lymphoproliferation, die bei CVID-Patienten ebenfalls gehäuft vorkommt, abgrenzen. Ziel dieser Arbeit war es deshalb, bekannte Marker für Lymphoproliferation und Entzündung (ACE, sIL-2R, ß2-MG, kappa- und lambda-FLC) in einer Querschnittsuntersuchung bei CVID-Patienten zu untersuchen, um gegebenenfalls Surrogatparameter für die oben genannten klinischen Erscheinungsbilder sowie für maligne lymphoproliferative Veränderungen zu identifizieren. Dazu wurden die Daten von 100 an CVID erkrankten Patienten, die im Zeitraum von Januar 2004 bis Dezember 2008 im Universitätsklinikum Freiburg betreut wurden, retrospektiv ausgewertet. Unseren Ergebnissen zufolge eignen sich weder ACE noch kappa- oder lambda-FLC als Marker für die unterschiedlichen sekundären Komplikationen. Auch konnte die Frage, ob möglicherweise einer der untersuchten Parameter die Beurteilung der Dignität genannter Veränderungen erlaubt, nicht hinreichend beantwortet werden, da hierfür die Anzahl der Patienten mit maligner Lymphoproliferation in unserem Kollektiv zu gering war. Dagegen zeigte sich, dass erhöhte ß2-MG- und sIl-2R-Konzentrationen signifikant mit Störungen der B- und T-Zellhomöostase sowie mit dem Auftreten von sekundären Komplikationen assoziiert waren. Beide Parameter eignen sich somit zur Identifizierung von lymphoproliferativen und granulomatösen Veränderungen bei CVID-Patienten. Sie scheinen sich dabei in ihrer Aussage zu gleichen. Beide sind jedoch für die einzelnen Komplikationen nicht spezifisch, so dass aus der Bestimmung der Serumkonzentration dieser Parameter kein differentialdiagnostischer Nutzen gezogen werden kann. Für ihre klinische Verwendung wäre es wichtig zu wissen, ob wiederholten Bestimmungen der Serumkonzentration eine Rolle in der Beurteilung des Therapie- und Krankheitsverlaufs zukommt. Hierfür sind weitere vor allem longitudinale Studien von wesentlicher Bedeutung.
Article
There have been major advances in the understanding of the mechanisms of primary immunodeficiencies (PIDs) during the last decade as a result of the cloning of abnormal genes responsible for the majority of these disorders. These include rare single-gene disorders in which the mutated alleles were discovered by genetic linkage followed by mapping and sequencing of a locus or by testing for mutations in candidate genes that have homologues in rodents suggesting likely targets.53 Common variable immunodeficiency (CVID), the most prevalent of the PIDs, remains an enigma, and it will take years to develop a clear understanding of this disorder. One major problem when investigating cohorts of patients with CVID is knowing whether they have the same disease or different diseases with a similar clinical phenotype. It is likely that much of the literature on the mechanisms of CVID is tarnished by the inclusion of a few patients with late presentation of a single gene disorder characterized by hypoimmunoglobulinemia (e.g., X-linked agammaglobulinemia [XLA], X-linked hyper-IgM [X-HIM] syndrome). Nevertheless, a substantial proportion of patients diagnosed with CVID have a clinically definable, genetically based condition.
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Das Variable Immundefektsyndrom (CVID) ist durch eine defekte B-Zellreifung und Antikörperbildung charakterisiert, die in erniedrigten Spiegeln der meisten oder aller Immunglobulinklassen und klinisch einer gesteigerten Infektanfälligkeit resultieren. Eine spezifische Untergruppe von Patienten (Typ A) weist normale Anzahlen reifer, auf der Oberfläche für sIgM/sIgD-positive zirkulierende B-Lymphozyten, die jedoch auf eine Stimulation in vitro nicht mit einer Differenzierung und Synthese von Immunglobulinen reagieren. Durch Analyse des Expressionsmuster einer grossen Zahl von aktivierungsspezifischen Oberflächenmarkern auf B-Zellen konnte gezeigt werden, dass Typ A CVID Patienten im Vergleich zu gesunden Kontrollen eine stark verminderte Expression des CD28/CTLA-4 Liganden CD86 (B7-2) und des Aktivierungsmarker CD137 aufweisen. Korrelierend fanden sich erniedrigte Werte für die mRNA von CD86. Eine kombinierte Stimulation über den B-Zell-Antigenrezeptor und Kreuzvernetzung von CD40 konnte die Defekte in der CD86 und CD137 Expression ebenfalls nicht aufheben. Diese B-Zellen erscheinen als funktionell stumme, für die Kooperation mit T-Zellen unfähige Lymphozyten. Auf der Seite der T-Lymphozyten fand sich im Kompartiment der nativen CD4+ T-Zellen für sämtliche Patienten neben einer verminderten CD4/CD8-Ratio eine starke Erhöhung der Expression von CD95 (Fas). Nach Stimulation zeigten Typ A Patienten eine signifikante, jedoch in ihrer Bedeutung fragliche Verminderung der Expression des CD40L. Die intrazytoplasmatische Anfärbung wies für alle Patienten im CD8+ ausgeprägter als im CD4+ Kompartiment eine gesteigerte Expression der TH1-Zytokine IFNg und TNFa nach. Die phänotypischen T-Zellveränderungen wie auch die Verschiebung zu einer TH1-Immunantwort sind als reaktive und wohl unspezifische Veränderung in einer Situation rezidivierender inflammatorischer Reize im Rahmen der durch die humorale Defizienz bedingte Infektepisoden zu interpretieren.
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Immunoglobulin (Ig)A deficiency and common variable immunodeficiency (CVID) are the most common primary immunodeficiency disorders in North America and Europe. These diseases appear to comprise a familial spectrum of immunodeficiency that ranges from partial IgA deficiency to a complete absence of serum immunoglobulin. The CVID phenotype is typically acquired and can spontaneously revert to IgG and IgM sufficiency. Family studies suggest the presence of at least two susceptibility loci within the major histocompatibility complex on the short arm of chromosome 6: one located near the class II region and the other located near the junction between the class III and class I regions. Inheritance of these susceptibility genes may yield an additive risk for the development of immunodeficiency. First-degree family members of patients with CVID are at risk throughout their lives for the development of these diseases and should be monitored with a high index of suspicion.
Article
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We investigated several phenotypic and functional parameters of T cell-mediated immunity in a large series of common variable immunodeficiency (CVID) patients. We demonstrated that the vast majority of CVID patients presented multiple T cell abnormalities intimately related among them, the severity of which was reflected in a parallel loss of CD4+ naive T cells. A strong correlation between the number of CD4+ naive T cells and clinical features was observed, supporting the subgrouping of patients according to their number of naive CD4+ T lymphocytes. A reduced thymic output and disrupted CD4+ and CD8+ TCR repertoires paralleled the contraction of CD4+ naive T cell pools. The evaluation of activation markers and cytokine production indicated a strong T cell activation that was significantly related to the increased levels of T cell turnover and apoptosis. Finally, discrete genetic profiles could be demonstrated in groups of patients showing extremely diverse T cell subset composition and function. Naive CD4+ T cell levels were significantly associated with the switched memory B cell-based classification, although the concordance between the respective subgroups did not exceed 58.8%. In conclusion, our data highlight the key role played by the T cell compartment in the pathogenesis of CVID, pointing to the need to consider this aspect for classification of this disease.
Chapter
Numerous metabolic abnormalities have been documented in patients with chronic renal failure and uremia. Among these, abnormal energy, amino acid, and protein metabolism are prominent [1–4]. Abnormalities in these major metabolic pathways may be related in part to uremic toxins. Most of these are dialyzable and should therefore be removed by maintenance dialysis therapy. However, some of the abnormalities in energy and protein metabolism may reflect a subtle form of chronic malnutrition at the cellular level. This type of malnutrition would affect substrate availability and the activity of enzymes related to energy metabolism and protein synthesis, as found in protein-calorie malnutrition of children [5]. To evaluate this possibility, a cell model is required. Classically, muscle biopsies have been used as a cell source. The studies of Fürst, Bergström, Alvestrand, and their co-workers [1, 2, 6] have provided important information concerning amino acid pools in tissues, using muscle as a model. Circulating polymorphonuclear leukocytes (granulocytes) are commonly used to study the mechanism of phagocytosis but also may be used to quantify enzyme activities [7], metabolic functions such as glucose utilization [8–10], cell amino acid pools [11], energy levels [12–15], and protein synthesis (7, 16–18]. This tissue has the advantage of being easily accessible through relatively nontraumatic procedures. We have used the granulocyte to examine several major metabolic parameters at the cellular level in normal subjects, in nondialyzed chronic uremics, in uremics with hemodialytic maintenance therapy, in some of the hemodialyzed patients supplemented by amino acid infusions for a period of 3 months, and in a few patients being treated with continuous ambulatory peritoneal dialysis (CAPD).
Article
We investigated the prevalence of phenotypically immature IgG B cells (i.e., coexpressing surface IgG and IgM) in the peripheral blood of 12 patients with hypogammaglobulinemia and in normal individuals. Patients had ataxia-telangiectasia (N=1), hyper-IgM combined immunodeficiency (N=1), or common variable immunodeficiency (CVI). IgG/IgM-positive B cells were evaluated by two-color immunofluorescence using fluoresceinor rhodamine-conjugated goat antiserum; to minimize artifacts due toin vivo cytophilic binding of autologous IgG, cell-bound cytophilic Ig were eluted at pH 4 and Fc receptors were blocked by heat-aggregated rabbit IgG before fluorescent staining. All patients, except two with late-onset CVI, had markedly increased proportions of double-stained IgG B cells (56 to 100% of IgG-bearing B cells) in comparison with normal individuals (11 to 33%).
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More than 50 patients with common variable immunodeficiency have been classified into 5 groups representing different blocks in B cell function. To do this, B cells were assessed in vitro by secretion of IgM or IgG in response to anti-IgM and IL-2 or to EBV alone. Some clinical features and the patients' sex ratio correlated with this B cell classification. In vitro attempts were made to identify and overcome these blocks using physiological ligands (e.g. cytokines), and agents that induce transcription (e.g. retinoic acid). The patient group with the most severely affected B cells also contained some patients whose T cells showed depressed DNA synthesis in response to mitogens. In vitro data indicate that the abnormality may be in the T cell itself rather than in monocytes failing to provide essential cytokines (e.g. IL-6). In 3 patients, splenic B cells were able to secrete IgM more effectively than circulating B cells, but still they produced no IgG.
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In most patients with common variable immunodeficiency (CVI) there is evidence for an intrinsic B cell defect, despite an apparently normal cell phenotype. There are at least five separate subgroups of CVI, based on B cell function. These groups may be variations in severity of a single defect, or distinct molecular defects. At least some patients may have an abnormality in the secretory process of the B cell. The existence of patients whose cells can secrete IgM and IgG in vitro and yet are hypogammaglobulinaemic in vivo implies that the architecture of lymphoid organs or the traffic of lymphoid cells may be involved in the pathogenesis of the disease. The data on T cell defects in CVI indicates that, with sensitive assays, many patients have some abnormality. In the face of a much more defined B cell defect it is not yet possible to assess the overall contribution of the T cell defects to the immune failure.
Article
We have classified patients with common variable immunodeficiency (CVI) on the basis of the ability of their B cells to respond to anti-IgM and interleukin (IL)-2 in vitro. Group A had cells unable to secrete IgM or IgG, Group B secreted IgM alone, and Group C secreted both IgM and IgG. A separate small group of patients lacked peripheral B cells. Where Ig secretion was present with anti-IgM and IL-2, EBV increased it, but where it was absent, EBV only induced IgM secretion in two out of eight Group A patients and IgG in one out of five Group B patients. These classifications are related to the sex of the patient and may represent different loci of the block in B-cell differentiation in CVI.
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We have compared the proliferative responses of an enriched population of B lymphocytes from patients with acquired (common variable) hypogammaglobulinemia (CVH) with the responses of cells from normal individuals. The uptake of [3H]thymidine into DNA was measured on stimulation with a range of interleukins (IL-2, IL-4, and IL-6) and solid-phase anti-IgM. Flow cytometry using CD19 and surface IgM showed that the "non-T" preparations from the peripheral blood of CVH patients either contained B cells within the normal range (30-40% of the cells) or in a minority group no B cells (less than 3% of the cells). Overall, there were no significant differences between the proliferative responses of patients' cells (in the group where normal numbers of B cells were present) and normal cells with any combination of stimulus used. No IgG was produced by cells from any patient and in only one patient was IgM production observed. This suggests that the primary B lymphocyte defect in CVH is in the differentiation phase in B cell function rather than in the growth phase. However, the presence or absence of B cells suggests that different defects exist in subgroups of patients with this disease.
Article
Surface immunoglobulins were studied by immunofluorescence on the lymphocytes of 50 patients with primary immunodeficiencies. Immunoglobulin-bearing lymphocytes were practically not detectable in sex-linked agammaglobulinemia and in several cases of variable immunodeficiencies with humoral predominance, irrespective of the degree of infection. Normal or increased numbers of lymphocytes carrying immunoglobulins in the absence of the corresponding plasma cells were found in several cases of variable immunodeficiencies, particularly in those with node follicular hyperplasia and during infections, suggesting a block in the maturation of B lymphocytes into plasma cells. Similar results were obtained in selective IgA deficiency and ataxia-telangiectasia whereas the findings in Wiskott-Aldrich syndrome reflected the serum immunoglobulin pattern. Very high numbers of immunoglobulin-bearing lymphocytes were a striking finding in a neonate with severe combined immunodeficiency. The significance of these data with respect to disease pathogenesis and normal immune response is outlined.
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The membrane characteristics and in vitro function of the circulating B cells from patients with late-onset hypogammaglobulinaemia (CVID) and from patients with sex-linked hypogammaglobulinaemia (XLA) have been investigated using ox red blood cells coated with goat anti-human Ig. All seven patients with XLA had less than 2.0% SmIgM + ve cells and attempts to isolate these cells were unsuccessful. The majority of the 27 patients with CVID had greater than 3.0% SmIgM + ve cells. When cultured either with normal T cells and pokeweed mitogen (PWM) or with Epstein-Barr virus (EBV), isolated SIg + ve cells from eight patients with CVID produced significantly less IgM than normal cells and very little IgG or IgA. They also proliferated less well than normal cells and this correlated with IgM production. Stimulator capacity in the mixed lymphocyte reaction was normal in four out of seven cases. These properties of SIg + ve cells in the blood of patients with CVID are very similar to those of the normal 'immature' B cells found in adult bone marrow.
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The peripheral blood lymphocytes from fourteen patients with various types of immunodeficiency states were studied with respect to surface immunoglobulins by the fluorescent antibody technique. The results obtained ranged from a complete absence of immunoglobulin-bearing lymphocytes in certain patients to normal levels in others. Serial determinations in each patient gave similar results. Three male children with the X-linked form of the disease and very low serum immunoglobulins had no lymphocytes that stained for immunoglobulins. However, two brothers and a third boy who presumably also had this type of disease, had immunoglobulin-bearing lymphocytes in the low normal range. Of special interest was an adult female patient with a thymoma who showed no such lymphocytes. Patients with the common variable type of immunodeficiency all had some staining lymphocytes numbering from a very few to within the normal range.The findings indicate that this approach provides important information regarding the basic defects in certain of these patients, and various hypotheses are proposed.
Cellular abnormalities in CVI
  • Spickett GP
  • Webster ADB
  • Farrant J.
  • Spickett GP
  • Webster ADB
  • Farrant J.
T and B cell defects in CVI
  • J Farrant
Farrant J. T and B cell defects in CVI. Immunol Invest 1991; 20: 143-50.
Lymphocyte surface phenotype in common variable immunodeficiency
  • Gp Spiekett
  • N Matamoros
  • J Farrant
Phenotypically immature IgG-bearing B cells in patients with hypogammaglobulinemia
  • M Fiorilli
  • M Cresccnzi
  • M Carbonari
  • L Tedesco
  • G Russo
  • G Gaetano
  • F Aiuti
B and T cell markers in human proliferative blood diseases and primary immunodeficencies, with special reference to membrane bound immunoglobulins
  • M Seligmann
  • Jl Preud 'homme
  • Jc Brouet
Lymphocyte surface phenotype in common variable immunodeficiency
  • Spiekett