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Tryptase: Mastzellmarker von Anaphylaxie bis Mastozytose
Knut Brockow Klinik und Poliklinik für Dermatologie und Allergologie, TU München
Mastzell-Mediatoren und Funktionen
B-Lymphozyten
IgE Bildung
Leukozyten
Adhäsion
Leukozyten
Migration
Leukozyten
Aktivierung
Nerven,
Schmerz Gefäßpermeabilität
Vasodilatation Bronchokonstriktion,
Schleimsekretion
Histamin
PGD2
LTC4
Kinine
(Chymase)
Histamin
PGD2
LTC4
Histamin
LTC4
Kinine
PGD2
PAF
IL-5, IL-6
Tryptase
TNFα
LTC4
PAF
IL-5, IL-6
Tryptase
TNFα
IL-4, IL-5
TNFα
LTC4
IL-4
IL-13
Tryptase Chymase
bFGF TNFα
SCF
Fibroblasten
Pathogenese der Anaphylaxie
Mastzellaktivierung
Freisetzung von Botenstoffen
Atemwegsverengung Wassereinlagerung
Luftnot Übersäuerung
Herzschädigung (Kardiotoxizität)
Gefäßweitstellung Wassereinlagerung
Hypovolämie Herzversagen Atemstillstand
Was ist eine Anaphylaxie?
Anaphylaxie ist eine akute schwere,
lebensbedrohliche, generalisierte
oder systemische Überempfindlich-
keitsreaktion
Modifiziert nach: Johansson et al. JACI 2004; 113: 832-836
Klinische Symptomatik
Mechanismus Allergisch Nicht-allergisch
Mechanismus IgE Physikalisch Nicht-IgE Andere
Beispiele Nahrungsmittel
Insektengift Penizillin
Dextran Immunkomplexe
Anstrengung Kälte
NSAID Biologika
Anaphylaxie - Auslöser
Modifiziert nach Hompes S et al. Allergo J. 2010;19:234-42. Modifiziert nach Scherer K et al. Schweiz Med Forum. 2011;11(25):430-3.
55% 21%
16%
58%
23%
8%
Im erwachsenen Alter
Im Kindesalter (< 18 Jahre)
Typische Symptomatik der Anaphylaxie Simons E et al. J Allergy Clin Immunol 2011;127:587-93
• Plötzlich Symptome an
Haut + (Atemwege oder
Kreislauf)
• Symptome an zwei der
Organe Haut, Verdauungs-
trakt, Atemwege, Kreislauf
nach wahrscheinlichem
Auslöserkontakt
• Blutdruckabfall nach
sicherem Kontakt mit
Allergen für Patient
Allergologische Diagnostik Arztgespräch
Hauttestung Labordiagnostik
Provokationstest
Sensibilisierung?
Diagnosestellung schwierig, wenn…
• Schlechte Dokumentation
• Untypische Symptomatik
• Auslöser nicht sicher identifiziert
• Episoden >1 ohne gemeinsame Auslöser
• Sensibilisierungen unklarer Relevanz
• Allergietests nicht eindeutig
Wichtige Differenzialdiagnosen
Kardiovaskuläre Erkrankungen
- Vasovagale Synkope
- Kardiogener Schock
- Herzrhythmusstörungen
- Hypertone Krise
- Lungenembolie
Endokrinologische Erkrankungen
- Karzinoid
- Phäochromozytom
- Thyreotoxische Krise
- Hypoglykämie
Urtikaria /Angioödem
Unverträglichkeitsreaktionen
- z.B. Arzneimittel, Ethanol, Histamin
Neuropsychiatrische Erkrankungen
- Hyperventilationssyndrom
- Angst- und Panikstörungen
- Dissoziative Störungen/Konversion
- Psychosen
- Artefakte (Münchhausen-Syndrom)
- Somatoforme Störungen (z.B.
psychogene Atemnot)
- Hoigné-Syndrom
- Epilepsie
- Koma, z.B. metabolisch, traumatisch
Atemwegserkrankungen
- Status asthmaticus
- Akute Laryngo-Tracheitis
- Tracheale/bronchiale Obstruktion
(z.B. Fremdkörper)
Fallvorstellung I
• 32 Jahre alte Patientin mit kutaner
Mastozytose seit 1996
• 2000, 2004, 2013: KM-Biopsie:
indolente systemische Mastozytose
•> 2004 mehrere Synkopen oder
Anaphylaxie mit Bewustlosigkeit
auf Mückenstiche
•Hauttest neg., IgE Mücke neg.
•Diagnose Anaphylaxie?
Wie kann man eine akute Anaphylaxie bei untypischer klinischer Symptomatik und nicht eindeutigen oder nicht
verfügbaren Allergietests nachweisen?
Anforderungen an Mediatoren als Surrogatmarker der Anaphylaxie
• Spezifisch für Anaphylaxie
• Spezifisch für Mastzellen und Basophile
• Sensitiv
• Gut verfügbar
• Probenhandling einfach
• Keine Störfaktoren
• Stabilität
des
Nachweis von Mediatoren der Anaphylaxie
Spezifität* ++ (+) ++ +/- -
Sensitivität ++ + + ? ?
Verfügbarkeit
im Praxislabor - - ++ - -
Probenhandling - - + - -
Stabilität - +/- + - +/-
Störfaktoren - - + ? -
Histamin Tryptase Carboxypeptidase
Chymase Heparine
Prostaglandin D2 Leukotrien C4
PAF
Zytokine Chemokine
Präformierte Granulamediatoren Lipidmediatoren
TNFα, IL-6 MCP1, MIP1α
Histamin- metabolite
*des Anstiegs
Mastzell-Tryptase
Neutrale Serinprotease stellt
20% des Proteingehaltes
aus Mastzellen
Weitgehend spezifisch für
Mastzellen (Basophile 1/100)
α-(Pro-)Tryptase wird
konstitutiv produziert
(Ausgereifte) β-Tryptase wird
in Granula gespeichert und
bei Degranulation freigesetzt
Tryptasefärbung der Haut bei einer Patientin mit Mastozytose
Nachweis von Mastzell-Tryptase
in Blut und Gewebeflüssigkeiten
Nachweis im Serum, Plasma und
in verschiedenen
Gewebeflüssigkeiten möglich
Früher war ein ELISA für β-
Tryptase erhältlich
Im ELISA für Gesamttryptase wird
die Gesamtheit der α-Tryptase
und β-Tryptase gemessen
Messung von Tryptasen
AG
Degranulation
Kontinuierliche
Sekretion
ß-Tryptase
α-(Pro-)Tryptase
Tryptaseassay
misst
Gesamttryptase
Y Y Y
Y
Messung von Tryptasen
AG
Degranulation
Tryptaseassay
misst
Gesamttryptase
Kontinuierliche
Sekretion
ß-Tryptase
α-(Pro-)Tryptase:
Marker für Mastzellzahl
Erhöht bei Mastozytose
Stabile Werte über Zeit
Leichte Zunahme im Alter
Y Y Y
Y
Basalwert
Mastzellzahl
Normwert:
<11,4 ng/ml
Messung von Tryptasen
AG
Degranulation
Tryptaseassay
misst
Gesamttryptase
Kontinuierliche
Sekretion
ß-Tryptase:
- nur durch plötzliche starke
Mastzellaktivierung freigesetzt
- spezifisch für Anaphylaxie
α-(Pro-)Tryptase
Y Y Y
Y
Plötzlicher
Anstieg vom
Basalwert
Anaphylaxie
Plasma-Histamin- sowie β-Tryptase-konzentrationen vor und 1,5,15 und
60 Minuten nach Insektenstichprovokation bei
Kontrollen und Patienten ohne, mit leichter und schwerer Reaktion
β-Tryptase bei Insektengiftanaphylaxie
Van der Linden et al. JACI 1992
Korrelation von Plasma-Histamin- und β- Tryptasekonzentrationen zum Blutdruck
nach Insektenstichprovokation
Korrelation zum Schweregrad
Symptome und β-Tryptasekonzentrationen während einer Provokation mit ASS. Nur bei Patienten mit extrapulmonalen Symptomen kam es zur Erhöhung von Typtase
Serum-Tryptasekonzentrationen bei respiratorischen Symptomen
Bosso et al. JACI 1991 Korrelation zu systemischen Reaktionen
Plasma-Mastzellmediatoren bei Röntgenkontrastmittel-Anaphylaxie
Plasma Histamin- und β-Tryptasekonzentrationen nach anaphylaktoiden Röntgenkontrastmittelreaktionen in Abhängigkeit vom Zeitpunkt der Blutabnahme
Laroche et al. Radiology 1998 Längere HWZ als Histamin
Plasma-β-Tryptase- () und Histaminkonzen-trationen () nach Bienengiftprovokation
Serum-β-Tryptasekonzentration nach Bienengift-Anaphylaxie (A) und Asthmaanfall nach Indometacin-
Einnahme (B)
Schwartz LB, et al. J Clin Invest 1989
Einfluss der Probeentnahmezeitpunktes auf die Histamin- und Tryptasekonzentrationen
Peak oft 1-2 h nach Anaphylaxie
Einfluss der Probenverarbeitung auf die
Tryptasekonzentrationen
Serum-Inkubation bei 22°C () und 37°C () und β-Tryptase-
konzentrationen bei 4 Patienten mit Anaphylaxie
Einfrier-Auftau-Zyklus (n)
Tryptase im Plasma (%, n=4)
Tryptase im Serum (%, n=3)
1 100 100
2 109±10 106 ±7
3 113 ±13 106 ±16
4 95 ±6 117 ±13
Schwartz LB, et al. J Clin Invest 1989
Mehrfaches Einfrieren und Auftauen von Serum und Plasma und β-Tryptasekonzentrationen bei
Patienten mit Anaphylaxie
Im Serum relativ stabil
Vergleich von Plasma-Tryptase- und Histamin-
konzentrationen bei Patienten mit Anaphylaxie
Serum-Tryptasekonzentrationen bei Patienten in der Notfallaufnahme mit und
ohne Anaphylaxie
Enrique E, et al. Allergy 1999
Tryptasekonzentrationen in der Notaufnahme
Lin et al. JACI 2000
Korrelationen zwischen Symptomen und Plasma-
Histamin- und Tryptasekonzentrationen
bei Patienten mit Anaphylaxie
Einige Patienten mit erhöhten Mediatorwerten hatten keine systemischen
Symptome
Korrelation zum Schweregrad der Urtikaria
Tryptaseanstieg bei 62% der Fälle mit
Anaphylaxie in Notfallambulanz
Tryptaseanstieg besonders 1-2 h nach schwerer
Anaphylaxie und Arzneimittelanaphylaxie
102 Patienten in Notfallambulanz
1-2 h 4-6 h 12-24 h basal
Sara-Cunill A et al. Int Arch All Immunol 2013;160:192–199
Fallvorstellung I: Aufklärung
• 32 Jahre alte Patientin mit kutaner
Mastozytose seit 1996
• 2000, 2004, 2013: KM-Biopsie:
indolente systemische Mastozytose
•> 2004 mehrere Synkopen oder
Anaphylaxie mit Bewustlosigkeit
auf Mückenstiche
•Hauttest neg., IgE Mücke neg.
Gesamttryptase:
30 min: 86,2 kU/l (Mücke: 0.7 U/l)
24h: 18,5 kU/l (Mücke: 0.0 kU/l)
=> Anaphylaxie
• Diagnose einer Anaphylaxie bei stark erhöhten Tryptasewerten wahrscheinlich
• Wertung des Gesamtbildes unerläßlich
Verteilung von Tryptasekonzentrationen bei 49 nicht-anaphylaktoiden Autopsie-fällen (Randall et al., J For Sci 1995)
Diagnostische Wertigkeit der Tryptasekonzentration postmortem
β-Tryptase (ng/ml)
Anzahl (%)
< 1 18 (37%)
1,1 - 2,0 12 (24%)
2,1 - 5,0 12 (24%)
5,1 – 10,0 2 (4%)
> 10 5 (10%)
β-Tryptase 338 U/l Gesamt-Tryptase 621 ng/ml
McLean-Tooke A et al. J Clin Pathol 2014;67:134–138
Fallvorstellung II
• 60a Patient, kutaner Juckreiz seit 10 a
• Sechs anaphylaktische Episoden mit Juckreiz, Globusgefühl, Atemnot, flächiger Rötung im zeitlichen Zusammenhang mit Alkohol, Celebrex, und einem Hornissenstich
• Basis-Tryptase 50,4 kU/l
• Hautbefund unauffällig
• Knochenmarksbiopsie mit Ansammlungen von elongierten Mastzellen, Anfärbung der Mastzellen mit CD25, D816V KIT-Mutation
Indolente systemische Mastozytose (ISM)
>25% Mastzell-Tryptase
• Serinprotease spezifisch für MZ
• α-(Pro-)Tryptase konstitutiv produziert
• β-Tryptase bei Degranulation freigesetzt
• gemessen wird Gesamttryptase (Serum)
• Nur akute Erhöhung bei Anaphylaxie
• Basiswert Parameter für Mastzellzahl!
Schwartz LB et al. J. Clin. Invest. 1995:96;2702-2710. Brockow K, et al. JAAD.2003;48:508-16
> 20ng/ml
Mastozytose
WHO-Kriterien systemische Mastozytose
Nebenkriterien#
• >25% der extrakutanen Mastzellen sind spindelförmig bzw. haben atypische Morphologie
• KIT-Mutation in Kodon 816 im Gewebe
• Mastzell- Expression von CD2 und/oder CD25
• Gesamttryptasewert basal > 20ng/ml
Hauptkriterium*
• Dichte multifokale Mastzellinfiltrate (Mastzellaggregate mit ≥ 15 Zellen) im Knochenmark oder anderen extrakutanen Organ
* und 1x # oder 3x # = systemischen Mastozytose
Children Adults0
25
50
75
100
n=4 (9%)
n=36 (49%)
p<0.0001
Pati
en
t n
um
ber
(n)
Anaphylaxie selten bei Kindern Häufig bei Erwachsenen
Brockow K et al. Allergy 2008; 63: 226-32
Anaphylaxie bei Mastozytose
• In einer spanischen Publikation Anaphylaxierisiko 22% (E) und 6% (K) • Anaphylaxien bei Kindern nur bei schwerem Hautbefall • Anaphylaxiepatienten haben erhöhte Tryptasewerte
13.10.03 09.02.04 21.06.04 12.07.04 20.08.040
25
50
75
100
Tag der Bestimmung (Datum)
Ge
sa
mtt
ryp
tas
e (
ng
/ml)
Serum-Gesamttryptasekonzentration bei Patient mit Mastozytose
Bienengiftallergie mit Allgemeinreaktion am 10.08.04 nach subkutaner Gabe von 0,3µg Bienengift im Rahmen der Hyposensibilisierungsbehandlung
Triggerfaktoren und Schweregrad der Anaphylaxie bei Mastozytose
0 5 10 15
Mechanical stimulus and heat
Exercise and heat and alcohol
Exercise and heat
Exercise and hymenoptera sting
Food and excercise
Food, alcohol and aspirin
Food and alcohol
Orthostatic ???Belastung
Exercise
Unidentified
Medication
Hymenoptera venom stings
Alcohol
Food
Grade I
Grade II
Grade III
Number of reactions (n)
Single elicitors
Combination elicitors
Food
Alcohol
Hymenoptera stings
Drugs
Unidentified
Exercise
Posture change
Food+alcohol
Food+Alcohol +aspirin
Food +exercise
Exercise + hymen. sting
Exercise + heat
Exercise + heat + alcohol
Mech. stimulus + heat
Brockow K. et al. Allergy 2008;63:226
43% der Patienten entwickelten eine Bewusstlosigkeit!
Risikofaktoren “schwerer Mastzellaktivierungen” bei Kindern
• Diffuse kutane Mastozytose
• Extensive Hautbeteiligung
• Hohe Tryptasewerte (ROC curves)
• Blasenbildung zeigt Mastzellaktivierung
Alvarez-Twose I et al. Allergy 2012; 67: 813–821
Brockow K. et al. Allergy 67 (2012) 1323–1324
Insektengiftanaphylaxie mit erhöhter Serumtryptase: Mastozytose?
Bonadonna P, et al. JACI 2009;123:680-6
Indolente systemische Mastozytose
21 (61,7%) 9 (26,5%) 4 (11,8%)
375 Patienten Insektengiftanaphylaxie
44 Pat. Tryptase 11.4ng/ml
34 Knochenmarksuntersuchung
Monoklonales Mastzell-
Aktivierungssyndrom
Normal
Conclusion: Before vespid VIT, measurement of baseline serum tryptase concentration should be used to identify patients with a high risk for side effects
• 83 Patienten ohne Hautbefall mit Anaphylaxie oder „Mastzellaktivierungssyndrom“ zur Mastozytoseabklärung
• Klonalität mit D816V+ und CD25+ bei 51 Patienten (61%), 94% SM Nicht-Klonal bei 32 Pat. (39%)
• Knochenmarksbiopsie zum Mastozytose-Nachweis indiziert: -> Männer, kardiovaskuläre Symptome, keine Urtikaria -> Zumeist Insektengiftallergie -> Basale Tryptasekonzentrationen >25ng/ml
Patienten ohne Hautbeteiligung mit Anaphylaxie: Mastozytose oder nicht?
Alvarez-Twose I et al. J Allergy Clin Immunol 2010;125:1269-78
ECNM-Algorithmus bei Verdacht auf systemische Mastozytose
Valent P et al. Allergy 2014; 69: 1267–1274
Männer, - Urtikaria, + Kreislaufs. Insektengift-anaphylaxie
Zusammenfassung
• Mastzellmarker helfen bei der Diagnose von
Anaphylaxie und Mastzellerkrankungen
• Mastzell-Tryptase ist gut verfügbar und stabil
• Ein Anstieg der Gesamttryptase ist ein Marker für
Anaphylaxie, bes. bei schweren Reaktionen
• Nach Anaphylaxie Tryptasebestimmung und
Hautuntersuchung sinnvoll um Mastozytose
auszuschließen
• Erhöhte basale Tryptasewerte sind ein Hinweis
auf Mastozytose aber auch ein Risikofaktor für
Auftreten von (schwereren) Anaphylaxien