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Medizinische Fakultät - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 18/19
In der vorliegenden Arbeit wurden insgesamt 497 Patienten mit mikroskopisch gesicherten Helminthiasen hinsichtlich epidemiologischer und klinischer Daten sowie auf indirekte Laborparameter (Eosinophilie und Gesamt-IgE-Erhöhung) und die Resultate immundiagnostischer Verfahren untersucht. Hierbei wurden die Ergebnisse von 329 Reiserückkehrern und 168 Migranten mit jeweils 8 Diagnosen (Ankylostomiasis, Askariasis, Fasziolose, Filariose, Schistosomiasis, Trichinose, Trichuriasis, Mischinfektionen) miteinander verglichen. Für die Evaluation der immundiagnostischen Verfahren wurden vorhandene Seren mit 9 Antigenen (Schistosoma mansoni, Onchocerca volvulus, Dirofilaria imitis, Trichinella spiralis, Fasciola hepatica, Toxocara canis, Strongyloides ratti, Ascaris lumbricoides, Ascaris suum) getestet. Vorbestehende Ergebnisse aus der Routinediagnostik wurden mit einbezogen. Als Kontrollen dienten die Seren von 80 gesunden Personen ohne Hinweise auf eine Wurmerkrankung in der Vorgeschichte und ohne einen vorherigen Aufenthalt in den Tropen oder Subtropen. Die epidemiologischen Daten zeigen eine eindeutige Zuordnung von Schistosomiasis und Filariosen auf den afrikanischen Kontinent, während die Geohelminthiasen (Erkrankungen durch Helminthen, deren präadulte Stadien sich im Erdboden entwickeln und die eine reise- bzw. migationsmedizinisch wichtige Bedeutung haben) von den Reiserückkehrern vorwiegend in Asien, vorzugsweise in Südostasien, akquiriert wurden. Die Migranten stammten hauptanteilig aus Afrika, es waren dennoch alle wesentlichen tropischen und subtropischen Gebiete vertreten. Die Auswertung der klinischen Symptomatik zeigte ein klares Erscheinungsbild der Filariosen mit Hauterscheinungen und Juckreiz sowie die überdurchschnittlich häufige Angabe von Harnwegsbeschwerden bei Infektionen mit Schistosoma haematobium. Bei allen Geohelminthosen und Infektionen mit Schistosoma mansoni herrschte bei den Reiserückkehrern eine gastrointestinale Symptomatik vor, während die Migranten insgesamt mehr unspezifische Beschwerden aufwiesen. Circa ein Drittel der Patienten war asymptomatisch. Die Sensitivität der Eosinophilie als indirekter Parameter lag in dieser Arbeit für Wurmerkrankungen im Allgemeinen bei 45%, variierte aber von Diagnose zu Diagnose erheblich, wobei kein signifikanter Unterschied zwischen Reiserückkehrern und Migranten zu finden war. Eine Hypereosinophilie fand sich überdurchschnittlich häufig bei Migranten mit Filariose und bei Reiserückkehrern mit Strongyloidiasis; die Patienten mit Askariasis und Trichuriasis zeigten dagegen kaum Abweichungen von der Kontrollgruppe. Eine Gesamt-IgE-Erhöhung fand sich insgesamt bei 43% der Patienten, wobei es einen signifikanten Unterschied zwischen Reiserückkehrern (25%) und Migranten (75%) gab. Besonders hohe IgE-Serumspiegel konnten bei Migranten mit Schistosomiasis, Strongyloidiasis und Ankylostomiasis gefunden werden. Davon abweichend waren allerdings die Resultate von Reiserückkehrern mit Mischinfektionen. Bei diesen Patienten konnte eine unerwartet häufige Gesamt-IgE-Erhöhung verzeichnet werden (75%). Die serologischen Untersuchungen zeigten zumeist eine gute Sensitivität, aber erhebliche Kreuzreaktionen mit verwandten und nicht verwandten Wurmarten, sodass eine Differenzierung nur für die Schistosomiasis und die Filariosen valide gewährleistet ist. Der im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Ascaris suum-ELISA, ergab eine Sensitivität von 60% und eine Spezifität von 90% und hat in der Routinediagnostik eine gewisse Berechtigung, da der Ascaris lumbricoides-ELISA inakzeptable Ergebnisse erbrachte. Zusammengefasst stellt die Eosinophilie einen wichtigen hinweisenden Parameter auf eine Wurminfektion dar, ist aber keine ausreichende Screeningmethode bei Rückkehr aus Endemiegebieten. Die serologischen Untersuchungen ergaben eine sinnvolle diagnostische Ergänzung bei der Schistosomiasis und den Filariosen. Eine Differenzierung der Geohelminthosen ist weiterhin nur durch direkte Nachweismethoden, wie z. B. dem Ei- bzw. Larvennachweis im Stuhl oder in einem Körpergewebe, verlässlich möglich.
Medizinische Fakultät - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 13/19
Das autosomal-dominante Hyper-IgE-Syndrom (AD-HIES) gehört zu den angeborenen Immundefekten und wird durch Ekzem, erhöhtes Serum-IgE, Eosinophilie, rezidivierende Abszesse und Lungeninfektionen sowie assoziierte Skelett- und Bindegewebssymptome charakterisiert. Durch die Assoziation von Mutationen im Gen STAT3 bei Patienten mit AD-HIES gelang es 2007 die ätiologische Ursache dieses Krankheitsbildes aufzuklären, wodurch die Diagnose heute molekulargenetisch bestätigt werden kann (Holland et al. 2007; Minegishi et al. 2007). Ziel der vorgelegten Arbeit war es, den klassischen AD-HIES-Phänotyp mit dem STAT3-Genotyp zu korrelieren und die bestmöglichen Kriterien zu definieren, die Patienten mit STAT3-HIES charakterisieren und eine Abgrenzung zu ähnlichen Erkrankungen (z.B. atopische Dermatitis) sowie eine frühzeitige Diagnose ermöglichen. Hierfür wurden 78 Patienten mit unterschiedlich ausgeprägtem HIES-Phänotyp auf eine Mutation in STAT3 untersucht. Der Phänotyp der Patienten wurde anhand des NIH-Scores quantitativ beurteilt, der die Wahrscheinlichkeit für ein HIES bestimmt (≥40 Punkte entsprechen der klinischen Diagnose HIES) (Grimbacher et al. 1999b). Bei 48 der untersuchten Patienten konnte eine heterozygote Mutation in STAT3 identifiziert werden. Es handelte sich um 24 verschiedene Mutationen, darunter 19 Erstbeschreibungen, die in drei funktionellen Domänen des STAT3 Proteins auftraten. Alle Mutationen erlauben die Expression eines veränderten STAT3 Proteins, das einen dominant-negativen Effekt auf die STAT3 Funktion ausübt (Minegishi et al. 2007; Renner et al. 2008). 96% der Patienten mit STAT3 Mutation (STAT3-mut Patienten) hatten ≥40 Punkte im NIH-Score und dementsprechend die klinisch-gesicherte Diagnose eines HIES. Bei 30 Patienten wurde auf genomischer DNA-Ebene keine Mutation in STAT3 gefunden (STAT3-wt Patienten); 90% gehörten der Gruppe der „Verdacht auf HIES“-Patienten an (85% Spezifität): Organabszesse, schwere Infektionen (Sepsis, Meningitis, Osteomyelitis), Pneumatozelen, Frakturen ohne adäquates Trauma, Skoliose und Nagel/mukokutane Candidiasis. Funktionell spielt STAT3 eine wichtige Rolle bei der Differenzierung von IL-17 produzierenden CD4+-T-Zellen (TH17-Zellen), die bei der Abwehr von extrazellulären Bakterien und Pilzen beteiligt sind (Yang et al. 2007; Ochs et al. 2009). Diese Arbeit konnte bestätigen, dass STAT3-mut Patienten signifikant erniedrigte TH17-Zellen im Vergleich zu STAT3-wt Patienten und normalen Kontrollen haben. Zum einen kann hiermit die Abwehrschwäche gegenüber Staphylococcus aureus und Candida albicans erklärt werden, zum anderen stellen die TH17-Zellen einen sehr sensitiven und spezifischen diagnostischen Marker für ein STAT3-HIES dar. Aus der Literatur ist außerdem bekannt, dass STAT3-Signalwege eine wichtige Rolle bei der Differenzierung von Osteoblasten und Osteoklasten spielen, und für die Aufrechterhaltung der Knochenhomöostase von Bedeutung sind (O'Brien et al. 1999; Itoh et al. 2006). Daraus ergibt sich eine mögliche Erklärung für die Skelett- und Bindegewebsanomalien bei STAT3-HIES Patienten, die aufgrund einer verminderten STAT3-Proteinfunktion entstehen können. Basierend auf den klinischen und immunologischen Korrelationsanalysen wurde der NIH-Score in den vereinfachten 5-Punkt-Score weiter entwickelt, der keine qualitative Wertung der Ausprägung und Häufigkeit der Symptome enthält (vergl. Tabelle 12). Die retrospektive Erhebung des 5-Punkt-Scores erzielte in dieser Studie eine vergleichbar hohe Korrelationsrate wie der NIH-Score (vergl. Tabelle 13). Zusammen mit der TH17-Zellzahlbestimmung stellt der 5-Punkt-Score ein diagnostisches Hilfsmittel für STAT3-HIES dar, ohne dem NIH-Score überlegen zu sein. Die Erkenntnisse dieser Studie liefern einen wichtigen Beitrag zur klinisch-genetischen Definition des STAT3-assoziierten HIES und stellen wesentliche Kriterien, die zur Diagnosefindung und Abgrenzung klinisch ähnlicher Erkrankungen führen, dar. Durch eine frühzeitige Diagnosestellung wird schließlich die Einleitung einer adäquaten Therapie ermöglicht, durch die Komplikationen vermieden und die Lebensqualität sowie Prognose der Patienten deutlich verbessert werden können. Weitere Untersuchungen von Zusammenhängen zwischen STAT3-Mutationen, der STAT3-Proteinfunktion und der Entstehung der einzelnen Symptome können in Zukunft neue Therapieansätze generieren und wichtige Erkenntnisse über die Entstehung von eigenständigen Erkrankungen wie der Osteoporose, der idiopathischen Skoliose oder Erkrankungen aus dem atopischen Formenkreis liefern.
Medizinische Fakultät - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/19
Das Hyper-IgE-Syndrom (HIES) ist ein seltener primärer Immundefekt, charakterisiert durch die klinische Trias: chronisches Ekzem mit einem Gesamt-IgE über 2000 IU/ml im Serum, rezidivierende Infektionen (insbesondere Abszesse, Infektionen des Respirationstraktes wie Pneumonien mit Pneumatozelenbildung und Candidainfektionen) und skelettbezogene Symptome (vergröberte Gesichtszüge, Milchzahnpersistenz, Skoliose, Spontanfrakturen und Überstreckbarkeit der Gelenke). Durch das Auftreten von skelettbezogenen Symptomen neben der klassischen immunologischen Trias (rezidivierende Abszesse, rezidivierende Pneumonien und erhöhtes Gesamt-IgE) wird das HIES nach Grimbacher et al. heute als Multisystemerkrankung bezeichnet (Grimbacher et al. 1999a). Zum gegenwärtigen Zeitpunkt sind Ätiologie und Pathogenese noch unbekannt, so dass Definition und Diagnosestellung nur anhand klinischer Parameter zu stellen sind. Ziel einer Kooperation mit einer Arbeitsgruppe der National Institutes of Health (NIH) in Bethesda, USA, war es einen molekulargenetischer Nachweis eines Gendefektes zu finden. In dieser Arbeit wurden 68 Patienten mit Anfangsverdacht auf ein HIES analysiert. Bei 13 Patienten konnte ein HIES diagnostiziert werden. Bei 12 dieser Patienten fand sich ausnahmslos ein chronisches Ekzem (bei 75% bereits vor der vierten Lebenswoche manifest), Staphylokokken-Abszesse der Haut (bei 83% auch Organabszesse), rezidivierende Infektionen des HNO-Bereiches, eine Candidose der Mundschleimhaut sowie der Finger- und Fußnägel, ein Gesamt-IgE über 2000 IU/ml und einer Vergröberung der Gesichtszüge (HIES-typische Fazies). Bei 11 von 12 Patienten traten rezidivierende Pneumonien auf, die in 25% mit einer Pneumatozelenbildung einhergingen. Bei der Hälfte der HIES-Patienten fand sich eine IgD-Erhöhung über 100 IU/ml. 50% der Patienten hatten Spontanfrakturen, 67% eine Überstreckbarkeit der Gelenke und 60% der über sechzehnjährigen eine Skoliose. Eine Milchzahnpersistenz, ein erstmals von Grimbacher et al. beschriebener Befund, konnte mit einem Auftreten bei 73% unserer über sechsjährigen Patienten bestätigt werden (Grimbacher et al. 1999a). Der Vergleich von anthropometrischen Daten des Gesichtes mit Standardwerten der Literatur (Farkas LG 1994) ergab signifikant erhöhte Mittelwerte für die Nasenflügelbreite (z-Score=4), den äußeren (z-Score=6) und inneren Augenabstand (z- Score=2) und Normwerte für den Kopfumfang. Ein Patient hatte eine Craniosynostose. Zusätzlich traten bei jeweils einem weiteren Patienten eine zweifache Non-Hodgkin- Lymphom-Erkrankung (T- und B-Zelltyp), ein juveniler arterieller Hypertonus, eine beidseitig operationsbedürftige Katarakt, eine Echinococcus alveolaris-Infektion der Leber und eine Hämophilie A auf. Familiarität könnte bei diesen 12 Patienten nicht beobachtet werden. Eine vergleichbare infektions-immunologische Symptomatik (Ekzem, rezidivierende Infektionen der Haut und des Respirationstraktes und erhöhtes IgE) wie Patienten mit klassischem HIES zeigten 5 Patienten aus 5 konsanguinen Familien türkischer Abstammung. Abgesehen von einer milden Überstreckbarkeit der Gelenke bei einer Patientin konnten keine weiteren zahn- und skelettbezogenen Symptome festgestellt werden. Zusätzlich fanden sich bei diesen Patienten eine extreme Eosinophilie (bis 16000 Eosinophile per µl; vgl. Abb. 14), ungewöhnlich starker Molluscum contagiosum Befall und cerebrale Gefäß- und Blutungsprobleme, die zu einer hohen Letalität führten. Retrospektiv konnte in 4 der Familien ein weiteres bereits verstorbenes Geschwisterkind mit HIES diagnostiziert werden. Aufgrund von Konsanguinität und familiärem Auftreten der Symptome in einer Generation wird bei diesen Familien ein autosomalrezessiver Erbgang vermutet. Dieses Krankheitsbild ist bisher nicht in der Literatur erwähnt und soll als autosomal rezessive Variante der HIES beschrieben werden. Mit diesen Familien wird aktuell eine Genom-weite Kopplungsanalyse durchgeführt. Sieben weitere Patienten zeigten durch eine geringere Ausprägung der Symptome eine milde Unterform des klassischen HIES. Differentialdiagnostisch ist eine andere Grunderkrankung wie z.B. eine schwere atopische Dermatitis nicht völlig auszuschließen. Aufgrund der klinischen Einschätzung wurden die 68 Patienten mit Anfangsverdacht auf ein HIES in vier Diagnosegruppen eingeteilt: „klinisch-gesichert HIES“, „HIESVariante“, „Verdacht auf HIES“, „kein HIES“. Wesentliche differentialdiagnostische Kriterien waren hierbei: Ekzemmanifestation vor der 6. Lebenswoche, infiltrierende Abszesse (Organabszesse), Nagelcandidose, Spontanfrakturen, Überstreckbarkeit der Gelenke und, als besonders spezifisches Merkmal, die Milchzahnpersistenz. Ein wichtiges weiteres Charakteristikum ist die HIES-typische Fazies, die nur bei den von uns persönlich gesehenen Patienten ausgewertet werden konnte. Der Vergleich der Mittelwerte für das Gesamt-IgE (95%-Konfidenzintervall) ergab keinen signifikanten Unterschied der verschiedenen Diagnosegruppen untereinander, so dass die Höhe des Gesamt-IgE zwar für HIES meist über 2000 IU/ml liegt, aber nicht als spezifisch für diese Erkrankung anzusehen ist. Diese klinischen Diagnosegruppen wurden mit dem Ergebnis eines Algorithmus, der zur Veranschaulichung des Entscheidungsprozesses bezüglich des HIES entwickelt wurde und in sechs Stufen Symptome bzw. Symptomenkomplexe des HIES auf ihr Vorhandensein getestet, verglichen. Ein vom NIH entwickeltes Scoresystem wurde auf seine Aussagefähigkeit zur Diagnosestellung überprüft (vgl. Tab. 3). Es ergab sich daraus, dass bei einem Scorewert von über 40 Punkten mit großer Wahrscheinlichkeit ein HIES vorliegt und bei einem Wert unter 20 Punkten die Diagnose verworfen werden konnte. Das NIH-Scoresystem und der Algorithmus ließen somit eine Aufspaltung zwischen den Patienten mit klinisch-gesichertem HIES und keinem HIES zu. Aus unserer klinischen Studie konnten somit konkrete Entscheidungshilfen zur Diagnosestellung gegeben werden, die es ermöglichen, das HIES früher zu erkennen, um so Lebensqualität und Prognose dieser chronischen Krankheit durch frühzeitige intensive antimykotische-antibiotische Therapie und Abszessspaltung weiter zu verbessern und assoziierte Merkmale (Milchzahnpersistenz, pathologische Frakturen, Skoliose und Lymphome) in die Therapie bzw. Prophylaxe einzubeziehen. Es wird vermutet, dass das klassische HIES einem monogenen, autosomal-dominanten Erbgang mit variabler Expressivität folgt. Mittels Linkage-Studie konnte ein signifikanter LOD score in der Region 4q21 bestimmt werden (Grimbacher et al. 1999b). Die Suche nach dem Gendefekt für das HIES ist bisher noch nicht abgeschlossen. Kopplungsanalysen von familiärem HIES am NIH und unsere klinische Studie legen nahe, dass es nicht nur unterschiedliche Phänotypen des HIES gibt, sondern auch unterschiedliche Gendefekte anzunehmen sind (Grimbacher 1999b). Sollte für das HIES ein Gendefekt nachgewiesen werden, so bestünde die Hoffnung, über die daraus resultierende biologische Störung (z.B. Proteindefekt) entscheidende Erkenntnisse zur Ätiologie und Pathogenese des HIES zu erlangen. Davon hängt schließlich die Möglichkeit einer kausalen Therapie, eventuell einer somatischen Gentherapie, ab, aber ebenso die genetische Beratung betroffener Familien und vielleicht auch Erkenntnisse für Erkrankungen des atopischen Formenkreises.