Identifizierung genetischer, immunologischer und mikrobieller Marker der Hirschsprung-assoziierten Enterokolitis bei Kindern mit Hirschsprung-Krankheit (HAEC)

Neue Daten deuten darauf hin, dass der ausgeprägte Phänotyp von HAEC bei Kindern mit der Huntington-Krankheit das Ergebnis des komplexen Zusammenspiels zwischen Wirtsgenetik, Immunantwort und Umweltauslösern sein könnte. Daten deuten darauf hin, dass ungefähr 20-30 Prozent der Patienten mit Huntington HAEC entwickeln. Daher sind gut konzipierte, multidisziplinäre Untersuchungen der genetischen, immunologischen und mikrobiellen Ätiologien von HAEC mit ausreichender Aussagekraft zum Nachweis von Unterschieden im Krankheitsphänotyp dringend erforderlich.

Der klinische Phänotyp der Hirschsprung-Krankheit von HAEC:

Die Hirschsprung-Krankheit (HD; auch bekannt als kongenitales aganglionäres Megakolon) betrifft 1 von 5000 Lebendgeburten [2]. Eine chirurgische Reparatur (Exzision des aganglionären Dickdarms und Durchziehen des normalerweise ganglionären Darms zum Analkanal) wird typischerweise bei Säuglingen mit HD in den ersten Lebensmonaten durchgeführt [3, 4]. Eine Untergruppe dieser Kinder mit Huntington wird auch eine Hirschsprung-assoziierte Enterokolitis (HAEC) entwickeln, eine potenziell schwere Infektion des Dünndarms und Dickdarms[5]. Kinder, die HAEC entwickeln, können mit Fieber, aufgeblähtem Bauch, explosivem Durchfall, Erbrechen, Lethargie einhergehen und, wenn sie nicht sofort diagnostiziert und behandelt werden, zu einer lebensbedrohlichen Sepsis und zum Tod führen. HAEC kann vor oder nach der Operation bei Huntington-Patienten auftreten. Es liegen sehr unterschiedliche Berichte über eine HAEC-Inzidenz vor, die von 15-50 % vor der Operation bis zu 2-30 % nach der Operation reichen. Das Fehlen einer klaren Definition der HAEC-Kriterien ist zumindest teilweise für diese signifikante Variation der gemeldeten Inzidenz verantwortlich[6, 7]. Eine standardisierte Definition von HAEC wurde kürzlich entwickelt und 2009 veröffentlicht[1]. Der HAEC-Score besteht aus den wichtigsten klinischen Diagnosekriterien für HAEC, die von einer Gruppe internationaler Experten mithilfe der Delphi-Methode ermittelt wurden. Eine vorläufige Validierung mit Fallszenarien wurde erreicht und der HAEC-Score kann nun als standardisiertes und reproduzierbares Ergebnismaß für zukünftige Studien an Kindern mit Hirschsprung-Krankheit verwendet werden. Jetzt ist es möglich, rigorose Studien der genetischen, immunologischen und mikrobiellen Unterschiede bei Huntington-Patienten, die HAEC entwickeln, im Vergleich zu Kindern mit Huntington, die kein HAEC entwickelt haben, durchzuführen.

Genetische Variation: Derzeit sind 10 verschiedene Gene identifiziert (RET, GDNF, NTN, EDNRB, ET3, ECE-1, SOX10, ZFHX1B, PHOX2B, NGR1) bei Personen, die entweder von der isolierten oder der syndromalen Hirschsprung-Krankheit betroffen sind. Das RET-Gen spielt eine entscheidende Rolle bei der ENS-Entwicklung und Mutationen im RET-Gen wurden in 7-35 % der sporadischen Fälle und etwa 50 % der familiären Fälle gefunden. EDNRB und ET3 machen jeweils etwa 5 % der Patienten mit Huntington aus und sind auch für das Shah-Waardenberg-Syndrom verantwortlich. Mutationen in jedem der verbleibenden 7 Gene wurden bei einer kleinen Anzahl von isolierten und syndromalen Huntington-Patienten gefunden[8].

Der RET-Tyrosinkinase-Signalweg spielt zusammen mit seinen Liganden GDNF und NTN eine wichtige Rolle bei der ENS-Migration. Der G-Protein-gekoppelte EDNRB-Rezeptor bildet zusammen mit seinem Liganden ET3 und dem Endothelinspaltungsenzym ECE-1 einen separaten Signalweg, der für die ENS-Entwicklung wichtig ist. Die RET- und EDNRB-Signalwege scheinen über einen noch zu beschreibenden Mechanismus additiv zu interagieren. PHOX2B ist ein Transkriptionsregulator des RET-Gens und SOX10 scheint ein Transkriptionsregulator sowohl des RET- als auch des EDNRB-Gens zu sein. Die komplexe Regulation der Gene in jedem Signalweg, kombiniert mit der Kreuzsignalisierung zwischen Signalwegen und den Auswirkungen auf die ENS-Migration, ist Gegenstand laufender Untersuchungen[8, 9].

Derzeit wird angenommen, dass, während einige Huntington-Patienten eine einzige Mutation haben, die ausreicht, um die Huntington-Krankheit zu verursachen, viele Patienten wahrscheinlich schwächere Mutationen in mehreren Huntington-Empfindlichkeitsgenen haben, die zusammen ausreichen, um die Huntington-Krankheit zu verursachen[8, 9]. Obwohl die Genetik der Huntington-Krankheit über viele Jahre hinweg intensiv untersucht wurde, wurde den möglichen genetischen Ätiologien von HAEC keine Aufmerksamkeit geschenkt. Bis heute wurde dem Einfluss des Genotyps auf den HAEC-Phänotyp wenig Aufmerksamkeit geschenkt, wodurch dieser Vorschlag zusätzlich verwertet wird.

Immunmarker und HAEC-Phänotypen:

Eine Hypothese ist, dass HAEC aus unterschiedlichen Immunantworten auf mikrobielle Antigene bei Huntington-Patienten resultieren kann, wie es bei Patienten mit entzündlichen Darmerkrankungen festgestellt wurde. Antikörper gegen das Porin C der äußeren Membran von E. coli (OmpC), das CD-verwandte Protein von Pseudomonas fluorescens (I2), Anti-CBiR1 (Anti-Flagellin) sowie Saccaromyces cerevisiae (ASCA) und Autoantigene, perinukleärer Anti-Neutrophilen-Antikörper ( pANCA) sind bekanntermaßen bei Patienten erhöht, bei denen Morbus Crohn (CD) und Colitis ulcerosa (UC) diagnostiziert wurden. Etablierte Anstiegsmuster dieser Antikörper dienen als sehr wichtige Hilfsmittel bei der Erstellung einer CED-Diagnose sowie bei der Unterscheidung von Patienten mit UC von Patienten mit Zöliakie.

Im Gegensatz dazu ist HAEC eine relativ schlecht untersuchte entzündliche Darmerkrankung bei Kindern mit ähnlichen klinischen Merkmalen wie pädiatrische IBD. Gegenwärtig wurde der Erforschung der Ähnlichkeiten in den Immunantworten von HAEC-Patienten zu IBD-Patienten wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Unser Ziel ist es, eine Reihe von Antikörpern zu messen, die routinemäßig für IBD-Patienten verwendet werden, und Huntington-Patienten mit und ohne HAEC zu vergleichen. Ein oder mehrere Antikörperspiegel können als Biomarker für Huntington-Patienten dienen, bei denen das Risiko besteht, HAEC zu entwickeln.

Mikrobielle Faktoren:

Die Daten deuten darauf hin, dass veränderte mikrobiologische Darmpopulationen teilweise für die Entwicklung von HAEC bei anfälligen Huntington-Patienten verantwortlich sein können. Die meisten Studien konzentrierten sich auf Clostridium difficile, da zwei Gruppen eine erhöhte Häufigkeit von C. diff. Toxin-positive Stühle bei Huntington-Patienten mit HAEC im Vergleich zu denen ohne HAEC.[10, 11] Andere Gruppen berichteten später über sehr geringe Häufigkeiten von C. diff. Toxin-Positivität bei ihren Patienten mit HAEC, wodurch die Rolle von C. diff. spielt in der Pathogenese von HAEC.[12] Andere Forscher haben E. coli, C. diff. und an Enterozyten anhaftendes Cryptosporidium bei histologischen Untersuchungen von Dickdarmbiopsien von Patienten mit HAEC.[5] Diese Befunde weisen auf einen Verschluss in der schützenden Schleimgelschicht hin, die die luminale Oberfläche des Dickdarms bedeckt, was zu einer Invasion der Epithelbarriere führt. Zusammengenommen legen diese Studien nahe, dass die Darm-Mikroben-Interaktion bei der Pathogenese von HAEC wichtig sein könnte.

Darüber hinaus könnte die Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen Darm und Mikroben, die zur Entwicklung von HAEC führen, am besten bei pädiatrischen Patienten durchgeführt werden, wodurch Einflüsse von mikrobiellen Bestandteilen im Stuhl des Wirts leichter aufgeklärt werden können. Daher darf die Forschung nicht versäumen, andere äußerst wichtige Krankheitserreger zu identifizieren, indem sie sich zu eng auf nur bekannte Krankheitserreger konzentriert, die sich in den Kotströmen des Dickdarms des genetisch anfälligen Wirts befinden. Darüber hinaus kann die Charakterisierung der Darmmikroflora (d. h. Stuhlströme) und die Risikobewertung von Kindern mit Huntington optimal mit einer sorgfältigen Bewertung beider Komponenten – Wirt und Mikrobe im Indexfall – durchgeführt werden. Die erfolgreiche Bestätigung oder Widerlegung von Infektionshypothesen erfordert den Einsatz valider diagnostischer Instrumente. Systematische Untersuchungen zu möglichen infektiösen Ätiologien oder Auslösern der normalen Darmflora von HAEC erscheinen daher biologisch plausibel und höchst gerechtfertigt.

Die University of Michigan wird Metabolomik-Analysen des Stuhls bei Kindern mit Hirschsprung-Krankheit durchführen. Die Analyse konzentriert sich auf Fettsäuren, die von Bakterien und Hefen im Dickdarm verstoffwechselt werden. Die Technik wird einen GC-MASS SPEC-Ansatz verwenden, um entzündungsfördernde vs. entzündungshemmende Fettsäuren im Stuhl von Kindern mit und oder ohne Hirschsprung-assoziierte Enterokolitis zu bewerten.