sCD163 bei ALS-Patienten

Einleitung Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) ist eine tödliche Krankheit mit fortschreitender Muskelschwäche, die zu schwerer Behinderung und schließlich zum Tod führt. Es ist die häufigste Form von Motoneuronerkrankungen und betrifft sowohl die oberen als auch die unteren Motoneuronen. Die mediane Überlebenszeit vom Auftreten der Symptome bis zum Tod beträgt etwa 3 Jahre.

Da die Diagnose auf klinischen Merkmalen und elektromyographischen Anomalien beruht, die ziemlich spät im Krankheitsverlauf auftreten können, müssen diagnostische Tests identifiziert werden, die die Diagnose von ALS in der früheren Phase der Krankheit bestätigen oder ausschließen können.

ALS ist eine neurodegenerative Erkrankung, die Pathogenese ist jedoch nicht gut geklärt. Die Ursachen sind wahrscheinlich multifaktoriell und ein komplexes Zusammenspiel zwischen genetischen Faktoren und einer Dysfunktion lebenswichtiger molekularer Signalwege in Bezug auf das dominant vererbte c9orf72-Gen und eine gestörte Glutamataufnahme in Astrozyten (EAAT2-Rezeptor) aus dem synaptischen Spalt und dadurch eine Glutamat-Exzitotoxizität. Diese Glutamat-Exzitotoxizität kann oxidativen Stress, spannungsgesteuerte persistente Natriumkanäle und die Aktivierung von Mikroglia verursachen, was zur Sekretion von proinflammatorischen Zytokinen führt.

In jüngerer Zeit gibt es Studien, die darauf hindeuten, dass Neuroinflammation eine Rolle bei der Entwicklung von ALS spielt. Eine Studie aus dem Jahr 2012 (ein Mausmodell von ALS, das mutierte Superoxiddismutase (mSOD1) überexprimiert) hat dokumentiert, dass Mikroglia die Motoneuronen sowohl schützen als auch schädigen kann, je nachdem, welcher Phänotyp der Mikroglia aktiviert wird. Es scheint ein Kontinuum zwischen dem schützenden M2-Phänotyp (Krankheitsbeginn) und dem neurotoxischen M1-Phänotyp (Endstadium der Krankheit) zu sein. Darüber hinaus exprimierten die Mäuse zu Beginn der Krankheit höhere Spiegel von Ym1, CD163 und vom Gehirn stammenden neurotrophen Faktoren (M2-Marker).

Von anderen molekularen Mechanismen sind die strukturellen und funktionellen Anomalien der Mitochondrien, die Beeinträchtigung der axonalen Transportsysteme und des endosomalen Transports und die Induktion der Stressreaktion des endoplasmatischen Retikulums zu erwähnen, obwohl sie sekundäre Ereignisse bei ALS zu sein scheinen. Das Nettoergebnis ist eine Degeneration von Motoneuronen in der Großhirnrinde, den Hirnnervenkernen, dem Vorderhorn des Rückenmarks und den kortikospinalen Bahnen. Die einzige derzeit verfügbare Behandlung ist Riluzol, das nachweislich das Leben oder die Zeit bis zum Auftreten schwerwiegender Atemprobleme bei Patienten mit ALS verlängert. Die Wirkungsweise von Riluzol muss noch ermittelt werden, möglicherweise ist die Dynamik eine Hemmung der Glutamatfreisetzung aus dem präsynaptischen Neuron. (1,2,3,4,5,6) Obwohl es scheint, dass der Entzündungsprozess ein sekundäres Ereignis ist, scheint er entscheidend für die neuronale Degeneration zu sein. In einer Studie wurde versucht, die ALS-Pathologie durch auf das Zentralnervensystem gerichtete Glukokortikoide zu reduzieren, und es gelang ihr, die Hirnstammpathologie in Mausmodellen von ALS zu reduzieren. Von verschiedenen Biomarkern wurden auch Entzündungsmarker getestet: die Zytokine der Interleukin-1-Familie. Unter ihnen waren nur Gesamt-Interleukin-18, sein endogener Inhibitor Interleukin-18BP und die aktive Form des Zytokins (freies Interleukin-18) bei den ALS-Patienten signifikant höher als bei den Kontrollen. Das Zytokin zeigte keine Korrelation zu den unterschiedlichen klinischen Formen der ALS oder dem klinischen Setting der Erkrankung. Cytokine wurden auch als neuroprotektive Mittel versucht. Erythropoetin (EPO) ist als Wachstumsfaktor bekannt, der die Anzahl zirkulierender Erythrozyten aufrechterhält. Die biologische Rolle von EPO wurde jedoch auf andere Zellen wie Neuronen, Mikroglia und Astrozyten im Gehirn ausgedehnt. EPO scheint die entzündungsfördernden Zytokine während des Fortschreitens der Krankheit zu unterdrücken, die entzündungshemmenden Zytokine bis zum späten symptomatischen Stadium aufrechtzuerhalten und schließlich den Beginn der Symptome zu verzögern und die Anzahl der Motoneuronen zu erhalten. (7,8,9,10) Differenzierungscluster 163 (CD-163) – ein neuer Weg zur Entzündungsüberwachung bei ALS? CD-163 ist ein Scavenger-Rezeptor (der Makromoleküle erkennt und aufnimmt), der die Monozyten-Makrophagen-Aktivierung markiert. CD163 fungiert für Makrophagen als Rezeptor für Hämoglobin-Haptoglobin-Komplexe. Die lösliche Form des Rezeptors heißt sCD163 und kommt im Plasma und in der Zerebrospinalflüssigkeit vor, wo sie bei einer Vielzahl von entzündlichen Erkrankungen hochreguliert ist.

Stark erhöhte Werte (>20 mg/l) werden bei Erkrankungen wie dem Makrophagen-aktivierenden Syndrom, dem hämophagozytischen Syndrom und akutem Leberversagen beobachtet. Darüber hinaus spiegelt der sCD163-Spiegel die Aktivität der Krankheit wider. Patienten mit steigenden und hohen Werten haben eine ungünstige Prognose. Erhöhte Werte (5-20 mg/l) werden bei Lebererkrankungen, Sepsis und Morbus Gaucher beobachtet. Septische Patienten mit Werten über 10 mg/l haben ein 10-mal höheres Risiko für einen tödlichen Ausgang. Etwas erhöhte Werte (3-5 mg/l) werden häufig bei entzündlichen oder infektiösen Zuständen und bei Krebs beobachtet. (11,12,13,14) Pilotdaten Im Forscherlabor haben Pilotdaten (Kallestrup M et al, unveröffentlichte Daten (15)) vielversprechende Ergebnisse gezeigt. Es gab einen erhöhten sCD163-Spiegel im Liquor cerebrospinalis bei 7 Patienten mit ALS im Vergleich zu den Kontrollen. Darüber hinaus weisen sowohl definitive als auch wahrscheinliche ALS-Patienten einen erhöhten sCD163-Spiegel auf. Diese Ergebnisse legen nahe, dass eine größere Studie zur Bewertung von Patienten mit ALS sowohl in frühen als auch in späteren Stadien der Krankheit durchgeführt werden sollte.

Hypothese Patienten mit ALS haben hochregulierte sCD-163-Spiegel in ihrer Zerebrospinalflüssigkeit und ihrem Serum im Vergleich zu gesunden Probanden, und der Spiegel hängt mit der Schwere der Erkrankung zusammen.

Zweck Bestimmung der Konzentration von sCD-163 in der Zerebrospinalflüssigkeit und im Serum von Patienten mit ALS im Vergleich zu Kontrollen (Patienten mit unspezifischen neurologischen Symptomen). Darüber hinaus werden wir die Konzentrationen von Protein, Glukose, Immunglobulin-G-Index und anderen Faktoren in der Rückenmarksflüssigkeit definieren.

Methode Studienpopulation Die Studienpopulation umfasst alle Patienten mit festgestellter und vermuteter ALS in der Abteilung für Neurologie des Universitätskrankenhauses Aarhus.

Patienten mit nachgewiesener ALS, die teilnehmen, werden sich im Rahmen dieser Studie einer Lumbalpunktion unterziehen. Personen mit Verdacht auf ALS werden im Rahmen ihrer diagnostischen Abklärung einer Lumbalpunktion unterzogen und der sCD163-Spiegel in ihrer Zerebrospinalflüssigkeit wird analysiert.

In der Abteilung für Neurologie des Universitätskrankenhauses Aarhus gibt es ungefähr 80 Patienten mit etablierter ALS. Wir erwarten, dass 50 dieser Patienten zur Teilnahme bereit sind und für die Aufnahme in Frage kommen (31.08.2015). Darüber hinaus erwarten wir, 8 Patienten einzubeziehen, bei denen während des Studienzeitraums in der Abteilung für Neurologie des Universitätskrankenhauses Aarhus ALS diagnostiziert wird.

Zu den Kontrollen gehören Patienten mit verschiedenen neurologischen Symptomen oder Erkrankungen, die unabhängig von dieser Studie im Rahmen ihrer diagnostischen Abklärung in der Abteilung für Neurologie des Universitätsklinikums Aarhus einer Lumbalpunktion unterzogen werden. In die abschließenden Analysen werden nur Kontrollen einbezogen, die am Ende entweder keine neurologische Erkrankung oder eine neurologische Erkrankung haben, von der angenommen wird, dass sie die Rückenmarksflüssigkeit nicht betrifft. Wir rechnen mit 40-50 Kontrollen.

Rekrutierung Die Teilnehmer erhalten schriftliche und mündliche Informationen über die Studie. Die mündliche Information findet in der Abteilung für Neurologie des Universitätskrankenhauses Aarhus statt. Außerdem wird die Broschüre „Forsøgspersoners rettigheder i et sundhedsvidenskabeligt forskningsprojekt“ verteilt. Berater der Abteilung für Neurologie geben Patienten mit Verdacht auf ALS die Informationen. Kontrollpersonen und Patienten mit nachgewiesener ALS erhalten Informationen von den Ärzten der Abteilung für Neurologie und der Forschungsjahrstudentin Anne Sofie Vinther.

Das Mitbringen einer Begleitperson ist möglich und den Teilnehmern wird eine Bedenkzeit von mindestens 24 Stunden eingeräumt.

Es wird Einsicht in Patientenakten verlangt, die im schriftlichen Informationsmaterial zur Verfügung gestellt werden.

Ergeben sich neue Erkenntnisse über Nachteile der Studienteilnahme, werden die Teilnehmer umgehend informiert. Darüber hinaus wird der Teilnehmer informiert, wenn Auswertungen während der Studie Erkenntnisse über den allgemeinen Gesundheitszustand des Patienten bringen, es sei denn, der Patient hat dies eindeutig abgelehnt.

Am Ende der Studie können sich die Teilnehmer an den Studienkoordinator wenden, um Informationen zu den Studienergebnissen zu erhalten.

Alle Teilnehmenden erhalten Informationen zum Forschungsprojekt und werden gebeten, ihre Inhalte zur Teilnahme anzugeben. Die Teilnahme beinhaltet die Entnahme von 5-6 ml Rückenmarksflüssigkeit und einer Blutprobe (30 ml), die für die Analyse von sCD-163 verwendet werden.

Die Teilnehmer erhalten keinerlei Bezahlung, können aber eine Entschädigung für den Transport erhalten.

Einschlusskriterien:

ALS Patienten mit diagnostizierter ALS und Patienten mit Verdacht auf ALS. Alter >18 Kontrolliert Alter >18

Ausschlusskriterien (für alle Gruppen):

Akute Infektionen, einschließlich Neuroinfektionen Andere Erkrankungen mit bekanntermaßen erhöhten sCD163-Spiegeln Erkrankungen oder Behandlungen, die eine Lumbalpunktion kontraindizieren. Andere etablierte neurologische Erkrankungen. Während der Diagnostik und damit auch im Forschungsprojekt tun wir dies stets mit Rücksicht auf die psychische und physische Verfassung der Patientinnen und Patienten. Das Forschungsprojekt wird gemäß dem Gesetz über die Verarbeitung personenbezogener Daten durchgeführt und darüber hinaus wird das Projekt beim gemeinsamen regionalen Informationssystem für die Region Midtjylland eingereicht.

Analyse Die Rückenmarksflüssigkeit und das Serum werden in der Abteilung für klinische Biochemie des Universitätskrankenhauses Aarhus analysiert. Die Rückenmarksflüssigkeit und die Blutproben werden in einer Forschungsbiobank am Universitätskrankenhaus Aarhus hinterlegt. Es ist geplant, dass alle biochemischen Analysen durchgeführt werden, wenn alle Proben gesammelt sind. Am Ende des Projekts werden die Proben pseudoanonymisiert. Aufgrund der Möglichkeit, neue Erkenntnisse auf diesem Gebiet zu erarbeiten, werden die Proben 5 Jahre nach Abschluss dieses Projekts in der Biobank hinterlegt.

Die Konzentrationen von sCD-163 in Rückenmarksflüssigkeit und Serum werden mit bereits etablierten Techniken an der Abteilung für klinische Biochemie des Universitätskrankenhauses Aarhus analysiert.

Untersuchung Die Untersuchung besteht aus einer Anamnese und einer klinischen Untersuchung. Wir verwenden die Revised ALS Functional Rating Scale (ALSFRS-R), ein Bewertungsinstrument zur Überwachung des Fortschreitens der Behinderung bei Patienten mit ALS. Informationen aus der Krankenakte werden in dieses Projekt einbezogen und verwendet, einschließlich früherer Krankengeschichte, tatsächlicher Einnahme von Medikamenten, Ergebnissen biochemischer Analysen und Bildgebung des Gehirns, Ergebnissen aus dem ALSFRS-R, Ergebnissen aus der Elektromyographie, Anomalien bei den klinischen Untersuchungen und der Schlussfolgerungen aus der Diagnostik.

Aussagekraft und statistische Analysen Da die Pilotdaten der Ermittler (n = 7) einen 50%igen Anstieg des CD163-Spiegels in der Zerebrospinalflüssigkeit bei ALS-Patienten zeigten, wird erwartet, dass die Einbeziehung von 40 Patienten auch den Nachweis kleinerer Unterschiede im Serum und in den Beziehungen zwischen CD163 ermöglicht und klinische Befunde.

Für statistische Analysen wird das Programm ANOVA verwendet. Abhängig von der Normalverteilung der Daten werden parametrische oder nichtparametrische Tests verwendet. Bei allen statistischen Analysen wird ein Signifikanzniveau von 5 % verwendet.

Perspektiven Es ist wichtig, prognostische Biomarker bei ALS zu identifizieren. Die Pathologie von ALS ist noch unbekannt, aber es scheint, dass Entzündungen ein entscheidender Faktor in diesem Prozess sind. In mehreren Studien hat sich gezeigt, dass sCD163 bei einer Vielzahl von entzündlichen Erkrankungen hochreguliert wird, und zusammen mit den vielversprechenden Pilotdaten der Forscher ist sCD163 ein potenzieller Marker für ALS. (4) Die Bewertung der Arzneimittelwirksamkeit bei ALS bleibt klinisch basiert und stützt sich auf die Messung der Krankheitsprogressionsrate durch die Verwendung der überarbeiteten ALS-Bewertungsskala (ALSFRS-R). Solche klinischen Skalen können unempfindlich sein, insbesondere in den frühen Stadien des Krankheitsprozesses. Die Entwicklung zuverlässiger quantifizierbarer Biomarker bleibt bei ALS schwer fassbar, und die Entwicklung prognostischer Biomarker wäre entscheidend für die effektive Bewertung eines Therapeutikums in den frühen Stadien der Entwicklung.

Ethische Erwägung Die Tests, die an den Patienten durchgeführt werden, die an diesem Forschungsprojekt beteiligt sind, sind Lumbalpunktion und Blutproben.

Die Durchführung einer Lumbalpunktion ist mit einigen Risiken verbunden, darunter Kopfschmerzen nach der Lumbalpunktion mit einer Inzidenz von 12 %, die am häufigsten bei jüngeren Patienten auftreten. Meistens sind die Kopfschmerzen von kurzer Dauer und können durch Anbringen eines Blutpflasters geheilt werden. Darüber hinaus kann eine Lumbalpunktion vorübergehende Lumbalschmerzen und eine Blutansammlung unter der Haut verursachen. Es besteht ein sehr geringes Risiko für Blutungen im Epiduralraum mit Kompression von Spinalnerven und ein noch geringeres Risiko für Infektionen (Meningitis oder Meningoenzephalitis). Es ist jedoch wichtig zu betonen, dass die Lumbalpunktion Teil der routinemäßigen diagnostischen Abklärung in der Abteilung für Neurologie des Universitätskrankenhauses Aarhus ist.

In Anbetracht des geringen Risikos, das mit diesem Projekt verbunden ist, der schlechten Prognose für die Krankheit und des Potenzials, die Diagnose und Behandlung für zukünftige Patienten mit ALS zu verbessern, halten wir dieses Projekt für ethisch vertretbar.

Veröffentlichung Positive, negative sowie nicht schlüssige Ergebnisse dieser Studie werden veröffentlicht. Die Ergebnisse werden in einem Artikel zur Veröffentlichung in einem englischsprachigen Peer-Review-Journal niedergeschrieben.