ArchivDeutsches Ärzteblatt49/2000Lyme-Borreliose: Stand und Perspektiven der Diagnostik und Impfstoffentwicklung

MEDIZIN

Lyme-Borreliose: Stand und Perspektiven der Diagnostik und Impfstoffentwicklung

Dtsch Arztebl 2000; 97(49): A-3352 / B-2822 / C-2620

Kramer, Michael

Als E-Mail versenden...
Auf facebook teilen...
Twittern...
Drucken...
LNSLNS Zusammenfassung
Bei einer Blutmahlzeit können Zecken Krankheiten auf den Menschen übertragen. In Mitteleuropa ist dies vor allem die durch die Spirochäte Borrelia burgdorferi ausgelöste Lyme Borreliose. Sie ist die häufigste durch Zecken übertragene Infektionskrankheit in Deutschland. In den letzten 15 Jahren wurden erhebliche Fortschritte bei der Diagnostik und Impfstoffentwicklung für die Lyme Borreliose erzielt. Die Eignung und Verlässlichkeit der serologischen Testverfahren und der Verfahren zum Erregernachweis (unter anderem der PCR) wurden evaluiert. Ein Impfstoff wurde entwickelt und ist in den USA auf dem Markt. Für Europa befinden sich entsprechende Impfstoffe in der klinischen Entwicklung.

Schlüsselwörter: Borrelia burgdorferi, Lyme Borreliose, Diagnostik, Impfung, Zecke

Summary
Lyme Borreliosis – State of The Art and
Perspectives in Diagnosis and Vaccination Research
During a blood meal ticks can transmit infectious diseases to humans. The Lyme Borreliosis is the most common tick-transmitted infectious disease in Europe. It is caused by the spirochete Borrelia burgdorferi. In Lyme Borreliosis major advances with respect to diagnostics and vaccine development have been made during the last 15 years. Assay systems for assessment of the specific antibody response and the polymerase chain reaction for direct detection of pathogen-specific DNA have been established and evaluated. A vaccine preparation has been developed and is marketed in the US, while in Europe similar vaccine preparations are presently undergoing clinical testing.

Key words: Borrelia burgdorferi, Lyme borreliosis, diagnostics, vaccine, tick


Zecken können bei einer Blutmahlzeit Krankheiten auf den Menschen übertragen. Neben der eher seltenen, viralbedingten Frühsommer-Meningoenzephalitis (FSME) ist dies in Mitteleuropa vor allem die bakteriell bedingte Lyme-Borreliose. Letztere ist die häufigste durch Zecken übertragene Infektionskrankheit in Deutschland.
Auslöser der Lyme-Borreliose ist die Spirochäte Borrelia burgdorferi. Genotypische und phänotypische Analysen haben zur Identifikation mehrerer humanpathogener Spezies geführt: Borrelia burgdorferi sensu stricto, Borrelia garinii und Borrelia afzelii.
Die Verteilung der drei Spezies in den gemäßigten Breiten ist unterschiedlich. Während in den Vereinigten Staaten nur Borrelia burgdorferi sensu stricto vorkommt, ist in Europa mit allen drei humanpathogenen Spezies zu rechnen. Diese Heterogenität muss bei der Entwicklung von diagnostischen Nachweisverfahren und Impfstoffen berücksichtigt werden.
Nach der Erstbeschreibung des Krankheitserregers im Jahr 1982 wurde die Entwicklung der Diagnostik und eines Impfstoffs durch die Molekularbiologie („Gentechnik“) beschleunigt. Dies betraf vor allem die molekulare Beschreibung von Strukturbestandteilen des Erregers und deren Bereitstellung in gentechnisch hergestellter, so genannter „rekombinanter“ Form. Die Polymerasekettenreaktion (PCR) ist auch bei der Lyme-Borreliose in bestimmten Situationen ein hilfreiches diagnostisches Werkzeug.
Diagnostik
Das typische Erythema migrans („Wanderröte“), die Primärmanifestation der Lyme-Borreliose an der Haut nach Zeckenstich, kann klinisch eindeutig diagnostiziert und ohne zusätzliche Labordiagnostik antibiotisch behandelt werden. Die Entzündungsreaktion verläuft jedoch individuell sehr unterschiedlich, sodass das typische randbetonte „wandernde“ Erythem nur in einem Bruchteil der Primärinfektionen vorliegt (1, 2, 3). Sehr häufig kommt es zu homogenen, nicht migrierenden Erythemen, die als hypererge Insektenstichreaktion, Urtikaria oder gar als Mykosen fehldiagnostiziert werden oder die Entzündung ist so gering, dass das flüchtige Erythem übersehen wird. Bei diesen atypischen Formen in der Frühphase sowie bei grippalen Symptomen nach Zeckenstich und bei den Organmanifestationen des Spätstadiums ist eine serologische Untersuchung auf B.-burgdorferi-spezifische IgM- und IgG-Antikörper indiziert. Bei negativer Serologie und unklarem klinischen Bild kann aus einer Hautbiopsie B. burgdorferi angezüchtet oder erregerspezifische DNA mittels PCR nachgewiesen werden. Die Sensitivität dieser Methoden liegt bei 80 bis 90 Prozent. Bei Verwendung von Körperflüssigkeiten hat die PCR außer bei Synovialflüssigkeit von Patienten mit Lyme- Arthritis nur eine geringe Treffsicherheit. Insbesondere bei den häufig propagierten Urinanalysen können falsch negative Ergebnisse durch Hemmung der Polymerasekettenreaktion oder falsch positive Resultate durch ungeeignete Oligonukleotidprimer auftreten.
Die zunehmende Verbesserung der serologischen Testverfahren erlaubt den Nachweis erhöhter IgM- und/oder IgG-Antikörper in den ersten Wochen nach Infektion bei 50 Prozent und nach mehr als vier Wochen bei 80 Prozent der Patienten. Im Spätstadium sind bei 80 bis 100 Prozent der Patienten IgG-Antikörper nachweisbar. Allerdings kann anhand der serologischen Antikörperbestimmung nicht zwischen einer fortschreitenden Spätinfektion und einer ausgeheilten Infektion („Seronarbe“) unterschieden werden.
Die Richtlinien der amerikanischen Centers for Disease Control and Prevention (CDC) empfehlen eine Zweistufendiagnostik: Primär den getrennten IgM- und IgG-Antikörpernachweis mit einem sensitiven ELISA oder IFT, und sekundär, bei positivem oder grenzwertigem Ergebnis, eine Analyse des Antikörperspektrums mit einem Westernblot. Die Umsetzung dieser Richtlinie wird gegenwärtig dadurch erschwert, dass die auf dem Markt verfügbaren Testverfahren nicht standardisiert sind.
Derzeit ist der zuverlässigste Hinweis auf eine frische Infektion der Anstieg von IgM-Antikörpern gegen die Oberflächenproteine p22 (OspC) und p39. Antikörper gegen das Geißelprotein Flagellin (p41) werden zwar sehr früh gebildet, sind jedoch nicht erregerspezifisch. Nach erfolgreicher antibiotischer Therapie sinken die IgM-Antikörper langsam ab: eine Therapieverlaufskontrolle kann mit einem quantitativen ELISA – vorzugsweise mittels Paralleltestung der zu vergleichenden Seren („Serumpaare“) – durchgeführt werden.
Ansteigende IgM-Konzentrationen bei parallel getesteten Seren gelten als Hinweis auf eine persistierende Infektion oder Neuinfektion und sollten erneut antibiotisch therapiert werden. Falsch positive IgM-Antikörpererhöhungen sind in Einzelfällen ein Problem. Sie können bei polyklonaler B-Zellstimulation (zum Beispiel bei EBV-Infektionen oder Autoimmunerkrankungen) oder positivem Rheumafaktor (bei gleichzeitigem Vorliegen spezifischer IgG-Antikörper) auftreten.
Innerhalb der Deutschen Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie beschäftigt sich eine Kommission mit Richtlinien zur Standardisierung der Borreliendiagnostik. Ziele sind die Einrichtung einer Qualitätskontrolle für kommerzielle Testverfahren und die Organisation von Ringversuchen zur Qualitätssicherung, um unnötige Ausgaben für sinnlose Laboruntersuchungen zu reduzieren.
Die labordiagnostische Lücke in der Frühphase darf auf gar keinen Fall zur therapeutischen Untätigkeit verleiten. Wenn nach Anamnese und klinischem Bild eine Borreliose wahrscheinlich ist, soll mit der antibiotischen Therapie begonnen werden. Bei circa 30 Prozent der Patienten steigen die IgM-Antikörper unter antibiotischer Therapie (noch) an und bestätigen die klinische Diagnose. Das heißt, eine negative Serologie schließt eine Frühinfektion nicht aus! Dagegen ist eine seronegative Spätinfektion sehr selten!
Impfstoffe
Bei der weiten Verbreitung und Häufigkeit der Borrelieninfektion war ein Impfstoff wünschenswert, insbesondere für Personengruppen, die in Gebieten mit hohem Besatz borrelieninfizierter Zecken häufig exponiert sind. In einer Kooperation zwischen den Arbeitsgruppen von Markus Simon (Max Planck-Institut für Immunbiologie, Freiburg), Michael Kramer und Reinhard Wallich (Institut für Immunologie, Universität Heidelberg) wurden in den letzten zehn Jahren die wissenschaftlichen Grundlagen für einen Impfstoff gegen die Lyme-Borreliose erarbeitet (5, 6). Dies betraf die Etablierung eines Tiermodells für Schutzversuche, die Identifikation schutzvermittelnder Antigenepitope durch Einsatz monoklonaler Antikörper in diesem Tiermodell, und die gentechnische Klonierung sowie molekulare und funktionelle Charakterisierung eines Impfstoffkandidaten, des Outer Surface Protein A (OspA). OspA wird auf der Oberfläche des Erregers exprimiert und ist eine Zielstruktur für protektive Antikörper (4).
Aufbauend auf diesen Vorarbeiten hat die Firma SmithKline-Beecham Biologicals (Rixensart, Belgien) die Weiterentwicklung und klinische Prüfung des OspA-Moleküls als Impfstoff betrieben. In abschließenden klinischen Phase-3-Studien mit 10 000 Erwachsenen in mehreren Endemiegebieten in den USA zeigte sich dessen Wirksamkeit bei gleichzeitig guter Verträglichkeit. Mittlerweile wurde dieser Impfstoff durch die amerikanischen Gesundheitsbehörden (FDA) zugelassen und ist seit Anfang 1999 unter dem Namen Lymerix in den USA auf dem Markt.
Wegen der bereits oben genannten Heterogenität der humanpathogenen Borrelienspezies in Europa muss ein Impfstoff für Europa aus mindestens drei Varianten des OspA-Moleküls bestehen. Gegenwärtig laufen erste klinische Studien zur Erprobung dieser „trivalenten“ Borrelienimpfstoff-Präparation auf OspA-Basis.
Weitere Impfstoffentwicklungen betreffen die Antigene „OspC“ und Decorin Binding Protein A (DbpA). Die Firma Baxter/Immuno hat vor kurzem über den Beginn erster klinischer Studien zur Prüfung des OspC-Impfstoffs berichtet. Aufgrund des Polymorphismus des OspC-Moleküls wird eine multivalente Impfstoff-Präparation eingesetzt. Die Ergebnisse bezüglich Wirksamkeit und Verträglichkeit bleiben abzuwarten. DbpA wurde von Pasteur/Mérieux/ Connaught lizenziert und befindet sich in der frühen Phase der Entwicklung.
Untersuchungen zum Wirkmechanismus des OspA-Impfstoffs führten zu einem überraschenden Ergebnis: B. burgdorferi verändert abhängig von dem umgebenden Mikromilieu die Expression seiner Oberflächenantigene, unter anderem auch des OspA. Während Borrelien im Darm der Zecke OspA exprimieren, verlieren sie dieses Oberflächenprotein bei Beginn einer Blutmahlzeit und ihrer damit einhergehenden Wanderung vom Darm in die Speicheldrüsen der Zecken. Auch im infizierten Säugetierorganismus wird OspA – wenn überhaupt – von den Borrelien nur in geringen Mengen und in späteren Stadien der Infektion produziert. Gleichzeitig werden neue Antigene, unter anderem OspC, auf der Oberfläche von B. burgdorferi exprimiert. Die Wirkung der OspA-spezifischen Vakzinierung erklärt sich folgendermaßen: Bei der Blutmahlzeit an einem mit OspA immunisierten Wirt werden OspA-spezifische Antikörper von der Zecke aufgenommen. Die aufgenommenen Antikörper wirken im Zeckendarm auf die dort befindlichen Borrelien und verhindern deren Übertragung.
Zur Abwehr von Zeckenstichen erscheint eine prophylaktische Anwendung von insektenabweisenden Hautschutzmitteln (Repellentien) nicht ausreichend. Das Risiko der Aufnahme toxischer Konzentrationen, insbesondere bei Kindern, ist möglicherweise höher als der Nutzen. In der Zeckensaison von April bis Oktober sollten Kinder, die im Freien gespielt haben, abends nach Zecken abgesucht werden (Body Check), vor allem im Kopf-/Halsbereich.
Die Gefahr einer Übertragung von Borrelien ist nicht sehr hoch, steigt jedoch mit der Dauer der Blutmahlzeit der Zecken. Eine in den meisten Fällen wirksame Schutzmaßnahme ist daher die unverzügliche Entfernung der Zecken mit einer Pinzette oder einer „Zeckenzange“ (in Apotheken erhältlich).
Perspektiven
Betrachtet man Perspektiven der Forschungsarbeiten zur Aufklärung der Pathophysiologie der Lyme-Borreliose und zur Entwicklung geeigne-
ter therapeutischer Maßnahmen, erscheint die oben genannte Fähigkeit von B. burgdorferi zur Modulation von (Oberflächen-) Antigenen in Abhängigkeit vom umgebenden Mikromilieu besonders bedeutsam. Die molekularen Grundlagen dieses Phänomens sind noch nicht aufgeklärt. Die Beschreibung präferenziell in vivo exprimierter Antigene wird jedoch sowohl die Diagnostik als auch die Impfstoffentwicklung beeinflussen: Solche Antigene sind interessante Zielantigene unter beiden Aspekten.
Ein weiteres aktuelles Thema auch im Zusammenhang mit der Lyme-Borreliose ist die so genannte DNA-Vakzinierung. Bei diesem Impfverfahren wird statt eines Antigenproteins die dafür kodierende DNA zur Vakzinierung eingesetzt; der vakzinierte Organismus übernimmt die Synthese des Erregerantigens und entwickelt eine schutzvermittelnde Immunantwort. Vorteile sind die einfache Herstellung und Stabilität der Wirksubstanz (DNA statt Protein) sowie die effektive Induktion von Immunantworten. Die DNA-Vakzinierung wird auch für die Lyme-Borreliose intensiv erforscht.
Gestützt auf die Tatsache, dass vor kurzem eine komplette Genomsequenz von Borrelia burgdorferi publiziert wurde, wird die Molekularbiologie in den nächsten Jahren zu der Weiterentwicklung von Diagnostik und Impfung entscheidend beitragen: Sie wird die in vivo exprimierten Antigene molekular beschreiben und in rekombinanter Form zur Verfügung stellen. Darüber hinaus wird sie die molekularen Regulationsmechanismen der Antigenvariation aufklären und sie wird geeignete Strategien zur DNA-Immunisierung mit B.-burgdorferi-spezifischen Antigenen erarbeiten.

zZitierweise dieses Beitrags:
Dt Ärztebl 2000; 97: A 3352–3354 [Heft 49]

Die Zahlen in Klammern beziehen sich auf das Literaturverzeichnis, das über den Sonderdruck beim Verfasser und über das Internet (www.aerzteblatt.de) erhältlich ist.

Literatur
1. Hofmann H: Lyme Borreliosis – Problems of serological diagnosis. Infection 1996; 24: 470–472.
2. Kramer MD, Hassler D, Hofmann H, Wallich R, Schaible UE, Simon MM: Therapie der Lyme-Borreliose. Dtsch Med Wschr 1993; 118: 469–473.
3. Kramer MD, Moter SE, Hofmann H, Schaible UE, Simon MM, Wallich R: Symptomatik und Diagnostik der Lyme-Borreliose. Dtsch Med Wschr 1993; 118: 243–427.
4. Kramer MD, Wallich R, Simon MM: The outer surface protein A (OspA) of Borrelia burgdorferi: a vaccine candidate and bioactive mediator. Infection 1996; 24: 190–194.
5. Simon MM, Bauer Y, Zhong W, Hofmann H, Wallich R: Mini-Review. Lyme disease: pathogenesis and vaccine development. Zentralblatt für Bakteriologie 1999; 289: 690–695.
6. Wallich R, Hofmann H: Wachsende Gefahr durch Zeckenbiß – Die Lyme-Borreliose. Biospektrum 1999; 5: 271–274.

Anschrift für die Verfasser:
Prof. Dr. med. Michael Kramer
LYNX Therapeutics GmbH
Im Neuenheimer Feld 515, 69120 Heidelberg
E-Mail: mkramer@lynxgen.de


1 Institut für Immunologie (Direktor: Prof. Dr. med. Stefan Meuer), Universität Heidelberg
2 Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie am Biederstein (Direktor: Prof. Dr. med. Johannes Ring), Technische Universität München
3 Max Planck-Institut für Immunbiologie (Direktor: Prof. Dr. med. Klaus Eichmann), Freiburg

Leserkommentare

E-Mail
Passwort

Registrieren

Um Artikel, Nachrichten oder Blogs kommentieren zu können, müssen Sie registriert sein. Sind sie bereits für den Newsletter oder den Stellenmarkt registriert, können Sie sich hier direkt anmelden.

Fachgebiet

Zum Artikel

Anzeige

Alle Leserbriefe zum Thema

Anzeige