Parasitenantigene und Antigene Variation

Parasitenantigene sind die Moleküle, die ein Wirtsimmunsystem während einer parasitären Infektion erkennt, und antigene Variation ist die Strategie, mit der viele Parasiten diese Moleküle systematisch verändern, um der Immunität immer einen Schritt voraus zu sein. Antigene Variation ist einer der wichtigsten Gründe, warum parasitäre Infektionen bestehen bleiben und wiederkehren und warum Impfstoffe gegen Parasiten wie den Malariaparasiten und afrikanische Trypanosomen so schwierig zu entwickeln waren.

Definition

Antigene Variation ist der Prozess, bei dem ein Parasit die Antigene, die er dem Immunsystem des Wirts präsentiert, systematisch verändert, typischerweise durch den Wechsel der Expression zwischen einem Repertoire von Oberflächenantigen-Genen, so dass Immunantworten, die gegen frühere Varianten ausgelöst wurden, den Parasiten nicht mehr erkennen.

Scope

Dieses Thema behandelt die Natur von Parasitenantigenen, insbesondere von varianten Oberflächenantigenen, sowie die genetischen und molekularen Mechanismen, durch die Protozoenparasiten zwischen ihnen wechseln, um Antikörperreaktionen zu entgehen. Es zieht Vergleiche mit anderen Pathogenen, die ähnliche Strategien anwenden, und behandelt die antigene Variation als Referenzkonzept in der Parasitenimmunologie, nicht als klinische Leitlinie.

Core questions

• Welche Moleküle fungieren als die wichtigsten Antigene, die während einer parasitären Infektion erkannt werden?
• Wie wechseln Parasiten zwischen varianten Oberflächenantigenen?
• Warum ermöglicht die antigene Variation chronische und rezidivierende Infektionen?
• Wie erschwert die antigene Variation die Impfstoffentwicklung?

Key concepts

• Oberflächenantigene von Parasiten
• Variante Oberflächenantigene
• Variantes Oberflächenglykoprotein (VSG) von Trypanosomen
• PfEMP1 und var-Gen-Switching bei Plasmodium falciparum
• Genrepertoires und sich gegenseitig ausschließende Expression
• Sequentielle Wellen von Parasitämie
• Antigene Diversität und Impfstoffflucht

Mechanisms

Viele Parasiten tragen große Genfamilien, die variante Oberflächenantigene kodieren, und exprimieren nur eines (oder wenige) gleichzeitig, wobei sie zwischen ihnen wechseln, so dass Antikörper, die gegen eine Variante wirksam sind, gegen die nächste versagen. Afrikanische Trypanosomen ändern ihren varianten Oberflächenglykoprotein (VSG)-Mantel, und Plasmodium falciparum wechselt die Expression zwischen var-Genen, die das Oberflächenprotein PfEMP1 kodieren, wodurch während der Infektion aufeinanderfolgende antigene Formen entstehen (Deitsch, 2009; Crompton, 2014). Diese Wechsel entstehen durch weitgehend epigenetische, sich gegenseitig ausschließende Genexpressionskontroll- und Genkonversionsmechanismen, und vergleichbare Strategien werden von einigen bakteriellen, pilzlichen und anderen Protozoenpathogenen angewendet, was auf konvergente Lösungen für das Problem der antikörpervermittelten Immunität hindeutet (Deitsch, 2009). Antigene Variation interagiert mit umfassenderer Immunflucht und Immunmodulation und trägt zur Persistenz der Infektion bei (Maizels, 2003).

Clinical relevance

Antigene Variation erklärt die wiederkehrenden Wellen von Parasitämie bei Trypanosomiasis, die Schwierigkeit, eine sterilisierende Immunität gegen Malaria zu erwerben, und ein zentrales Hindernis für Impfstoffe gegen antigenvariable Parasiten. Der Eintrag beschreibt diese Mechanismen zu Referenz- und Bildungszwecken und ist keine Grundlage für die Diagnose oder Behandlung von Einzelpersonen.

History

Die molekulare Grundlage der antigenen Variation wurde zuerst bei afrikanischen Trypanosomen entschlüsselt, wo gezeigt wurde, dass der Wechsel des VSG-Mantels aufeinanderfolgende Wellen von Parasitämie antreibt. Spätere Arbeiten an Plasmodium falciparum var-Genen und PfEMP1 erweiterten das Konzept auf Malaria, und vergleichende Analysen zeigten, dass verschiedene Pathogene auf ähnliche Strategien der antigenen Variation konvergieren (Deitsch, 2009; Crompton, 2014).

Debates

Antigene Diversität als Barriere für Parasitenimpfstoffe

Da antigenvariable Parasiten ein sich bewegendes und vielfältiges Ziel darstellen, wird diskutiert, ob schützende Impfstoffe auf konservierte Antigene oder invariante Stadien abzielen müssen, anstatt auf die variablen Oberflächenantigene, die die natürlichen Immunantworten dominieren.

Key figures

• Kirk Deitsch
• Peter Crompton
• Rick Maizels

Seminal works

• deitsch-2009
• crompton-2014

Frequently asked questions

Was ist antigene Variation bei Parasiten?

Es ist die Fähigkeit eines Parasiten, die Oberflächenantigene zu verändern, die das Immunsystem angreift, indem er zwischen vielen varianten Genen wechselt, so dass Antikörper, die gegen eine Form gebildet wurden, den Parasiten nicht mehr erkennen, was ihm das Überleben ermöglicht.

Warum erschwert die antigene Variation die Heilung von Malaria und Schlafkrankheit durch Immunität?

Parasiten wie Plasmodium falciparum und afrikanische Trypanosomen wechseln ständig ihre Oberflächenantigene, wodurch aufeinanderfolgende Infektionswellen entstehen, die der Antikörperreaktion immer einen Schritt voraus sind, was auch ein Hauptgrund dafür ist, dass die Entwicklung wirksamer Impfstoffe schwierig war.